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第1章 计算机图形学概述 1

1.1计算机图形学的主要内容和发展历史 1

1.2计算机图形学的相关学科 2

1.3计算机图形学的应用 4

第2章 光栅图形算法 6

2.1直线的生成算法 6

2.1.1直线DDA算法 6

2.1.2直线Bresenham算法 7

2.2圆的生成算法 10

2.2.1基础知识 10

2.2.2圆的Bresenham算法 11

2.3扫描转换和区域填充算法 12

2.3.1扫描线填充算法 12

2.3.2种子填充算法 16

2.4图形反走样技术 18

2.4.1图形走样现象 18

2.4.2常用反走样方法 19

2.5图形裁剪 23

2.5.1直线的裁剪 23

2.5.2多边形的裁剪 31

第3章 图形变换 39

3.1二维图形几何变换 39

3.2齐次坐标和变换矩阵 41

3.3三维图形几何变换 44

3.4坐标系统及其变换 47

3.4.1坐标系统变换 47

3.4.2窗口到视口口的变换 51

3.4.3投影变换 53

第4章 真实感图形的基本理论与算法 56

4.1消隐 56

4.1.1消隐的基础知识 56

4.1.2隐藏线消除算法 57

4.1.3隐藏面消除算法 57

4.2颜色系统 61

4.2.1颜色的基本概念 61

4.2.2几种常用的颜色模型 61

4.3局部光照模型 63

4.3.1光照特性的基础知识 63

4.3.2光照模型及其实现 64

4.3.3明暗的光滑处理 65

4.4纹理映射 67

4.4.1基本原理 67

4.4.2纹理坐标 68

4.4.3纹理过滤：反走样 69

4.4.4 MIP映射 69

4.4.5基于MIP映射的反走样 70

4.4.6纹理坐标自动生成 71

4.4.7环境映射 73

4.5显示流程 74

4.6阴影 75

4.6.1阴影映射 75

4.6.2阴影体 80

4.7整体光照模型 85

4.8光线跟踪 86

4.8.1自然界中的光线 87

4.8.2光线投射算法 88

4.8.3光线跟踪算法 88

4.8.4光线跟踪算法的优势 89

4.8.5光线跟踪算法的弱点 89

4.8.6逆向光线跟踪 89

4.8.7经典递归光线跟踪算法 90

4.8.8实时光线跟踪 91

4.8.9光线与实体的求交 91

第5章 物体的表示方法 95

5.1物体表示的基础知识 95

5.2物体的多边形表示和LOD技术 96

5.3结构实体几何模型（CSG） 101

5.4 分解模型和八叉树 102

5.5边界表示 103

5.6点云表示和基于点云的造型和显示方法 106

5.7分形表示 107

5.8粒子系统 110

第6章 曲线与曲面 112

6.1曲线曲面的基本概念和分类 112

6.2隐式曲线和曲面 112

6.2.1 Metaball技术 113

6.2.2基于骨架的卷积曲面 115

6.3隐式曲线曲面的绘制 116

6.4 参数曲线曲面的性质 118

6.5 Bezier曲线曲面 120

6.6 B一样条曲线曲面 124

6.7 NURBS曲线曲面 126

6.8细分曲面 128

6.8.1 Loop细分方法 130

6.8.2蝶形细分方法 131

6.8.3 Catmull-Clark细分方法 133

第7章 实时真实感图形学技术 135

7.1 GPU技术 135

7.1.1 GPU基本概念 135

7.1.2基于顶点处理器的实时网格变形 141

7.1.3基于片段处理器的实时图像处理 142

7.2复杂场景渲梁加速技术 146

7.2.1 渲染加速技术 146

7.2.2入口技术 147

第8章 非真实感图形技术 152

8.1非真实感光照模型 152

8.1.1基于冷暖色调的光照模型 153

8.1.2面向CSG造型的光照模型 153

8.1.3基于单位球的光照模型 155

8.2非真实感投影变换 157

8.2.1多重投影 158

8.2.2柔性投影 159

8.2.3放大镜投影 161

8.3三维模型的钢笔画效果生成 162

8.3.1钢笔画概述 163

8.3.2钢笔画的绘制 164

8.4三维模型的钢笔画效果生成 166

8.4.1铅笔画概述 166

8.4.2铅笔画的绘制 167

8.5三维模型的水墨画效果生成 169

8.5.1水墨画概述 169

8.5.2水墨画的绘制 170

8.6小结 171

参考文献 173