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目 录 1

第1章 图形学概论 1

1.1 计算机图形学的内容及其发展 1

1.1.1 计算机图形学的研究内容 1

1.1.2 计算机图形学的发展概况 3

1.1.3 计算机图形学中的 6

图形定义和形式 6

1.1.4 计算机图形学的学科范畴 9

1.2.1 图形软件标准的发展 12

1.2 计算机图形学软件标准 12

1.2.2 图形软件标准的类型 13

1.2.3 标准图形支撑软件 14

1.3 计算机图形系统 16

1.3.1 计算机图形系统的 16

基本功能 16

1.3.2 计算机图形系统的组成 17

1.4 图形学应用及其发展 20

1.4.1 人机交互技术 20

1.4.2 计算可视化 22

1.4.3 真实感图形显示 24

1.4.4 虚拟现实技术 26

1.4.5 计算机辅助设计 28

1.4.6 计算机动画 29

1.5 思考和练习 31

第2章 图形显示与生成 32

2.1 颜色模型 32

2.1.1 颜色特征描述：颜色空间 33

2.1.2 颜色的基色混合描述 34

2.1.3 图形显示的颜色模型 36

2.2.1 阴极射线管 42

2.2 图形显示原理 42

2.2.2 光栅扫描显示原理 45

2.2.3 随机扫描显示原理 50

2.2.4 其他图形输出设备 51

2.3 线图形生成原理 54

2.3.1 线图形生成的基本概念 54

2.3.2 线生成DDA算法 57

2.3.3 Bresenham线生成算法 58

2.3.4 中点圆生成算法 62

2.3.5 中点椭圆生成算法 64

2.3.6 其他曲线生成算法 65

2.4.1 多边形扫描转换填充 66

2.4 填充图元生成原理 66

2.4.2 区域填充 68

2.4.3 扫描转换填充与区域 72

填充的比较 72

2.5 字符图元生成 73

2.5.1 字符编码标准 73

2.5.2 点阵字符生成 73

2.5.3 矢量字符生成 74

2.6.1 反走样的基本原理 75

2.6 反走样技术 75

字符的比较 75

2.5.4 点阵字符和矢量 75

2.6.2 常用的反走样技术 76

2.7 思考和练习 79

第3章 图形观察与变换 82

3.1 图形观察和变换原理 82

3.1.1 图形的观察和变换过程 82

3.1.2 计算机图形系统 83

中的坐标系 83

3.1.3 计算机图形系统中的 85

图形变换 85

3.2.1 二维基本几何变换 86

3.2 图形的二维几何变换 86

3.2.2 几何变换的齐次表示 89

3.2.3 复合变换 90

3.2.4 特殊几何变换 90

3.3 图形的三维几何变换 92

3.3.1三维基本几何变换 92

3.3.2三维特殊几何变换 95

3.3.3三维坐标系的变换 95

3.4投影变换 96

3.4.1 平面几何投影 96

3.4.2平面投影变换原理 97

3.5.1三维观察变换 99

3.5图形观察变换 99

3.5.2一般投影变换 103

3.5.3二维观察变换 105

3.6图形的裁剪 107

3.6.1 点的裁剪 108

3.6.2线段的裁剪 108

3.6.3非矩形裁剪窗口的 113

线段裁剪 113

3.6.4多边形裁剪 114

3.7.1 见面判别中的连贯性 119

3.7可见面判别 119

3.7.2后向面判别 120

3.7.3深度缓冲器算法 121

3.7.4 A缓冲器算法 121

3.7.5深度排序算法 122

3.7.6 BSP树算法 123

3.8思考和练习 123

4.1.1规则形体表示的 127

基本概念 127

4.1规则形体的精确表示 127

第4章图形表示与建模 127

4.1.2实体的定义与运算 131

4.1.3三维形体的表示方法 136

4.2非规则形体的表示 147

4.2.1分形几何 148

4.2.2形状文法 151

4.2.3粒子系统 152

4.2.4基于物理的建模 153

4.3图形光照模型 154

4.3.1简单光照模型 155

4.3.2面绘制模型 159

4.3.3整体光照模型 162

4.3.4基本效果模型 165

4.4思考和练习 171

第5章曲线曲面基础 173

5.1 曲线曲面的基本概念 173

5.1.1 曲线曲面的参数化表示 173

5.1.2曲线曲面的基本类型 176

5.1.3曲线曲面的基函数表示 178

5.1.4曲线的连续性 179

5.2.1参数三次插值样条 180

曲线的类型和性质 180

5.2参数三次插值样条曲线 180

5.2.2自然三次插值样条 182

5.2.3 Hermite三次插值样条 182

5.2.4 Cardinal样条 184

5.2.5 Kochanel-Bartels样条 185

5.3 Bézier曲线曲面 186

5.3.1 Bemstein基函数及其 186

性质 186

5.3.2 Bézier曲线的定义和性质 187

5.3.3 Bézier曲线的离散生成 188

5.3.4 Bézier曲线分割和逼近 189

5.3.5 Bézier曲线的拼接 190

5.3.6 Bézier曲线的升降阶 191

5.3.7 Bézier曲面的定义和 191

性质 191

5.4 B样条曲线曲面 193

5.4.1 B样条基函数 194

5.4.2 B样条曲线的定义 194

5.4.3 B样条曲线的性质 196

5.4.4 B样条曲线的类型 198

5.4.5 B样条曲线的离散生成 199

5.4.6 B样条曲线的节点插入 200

5.4.7 B样条曲线的形状控制 201

5.4.8 B样条曲面的定义 202

5.5 NURBS曲线曲面 203

5.5.1有理样条曲线定义 203

5.5.2 NURBS曲线的优缺点 204

5.5.3 NURBS曲线的表示 204

5.5.4 NURBS曲线的形状因子 207

5.5.5 NURBS曲面的 208

表示与性质 208

5.6思考和练习 211

6.1.1动画的基本原理 212

第6章 图形动画原理 212

6.1动画的概念和原理 212

6.1.2计算机动画的概念 214

6.2计算机动画的基本原理 216

6.2.1计算机动画的基本类型 216

6.2.2计算机动画的关键技术 218

6.3二维简单动画的制作 225

6.3.1二维动画的特点 225

6.3.2 GIF简单动画的应用 226

6.3.3 PhotoMorph动画的应用 228

6.3.4 Flash动画的应用 230

6.4计算机动画的最新发展 239

6.4.1表演动画及其原理 240

6.4.2表演动画的关键技术 241

6.4.3几种典型的表演动画 245

系统 245

6.4.4人脸动画 248

6.5思考和练习 251

附录A可缩放矢量图形（SVG）标准 252

附录B笔式交互与数字墨水 257

参考文献 261