实用计算机图形与动画技术PDF电子书下载

第一篇 计算机图形 3

第一章 计算机图形概述 3

第一节 计算机图形的历史和应用 3

一、图形信息的计算机处理 3

二、计算机图形的发展简史 4

三、计算机图形的应用 6

第二节 计算机图形系统 8

一、计算机图形系统 8

二、图形输入设备 9

三、图形显示装置 14

四、图形绘制设备 16

五、图形处理器 19

六、图形软件标准 22

七、常用三种坐标系 24

第二章 二维基本图形的生成 26

第一节 扫描变换概述 26

第二节 直线的扫描转换 26

一、基本递增算法 27

二、Bresenham算法 28

三、中点直线算法 30

四、直线扫描算法的讨论 35

第三节 圆和椭圆的扫描转换 36

一、八分对称性 37

二、中点画圆算法 38

三、二阶差分 40

四、椭圆的扫描转换 42

一、矩形的填充 45

第四节 多边形的填充 45

二、多边形填充的扫描转换算法 46

三、多边形的边填充算法 51

四、多边形的种子填充法 52

第五节 图案填充 55

一、使用扫描转换填充图案 55

第六节 线宽与线型 57

一、直线线宽 57

二、圆弧线宽 58

三、线型 59

第七节 字符 59

一、点阵字符 59

二、字型技术 60

三、字符输出 61

第八节 反走样 62

一、提高分辨率 62

二、不加权的区域取样 63

三、加权区域取样 64

第九节 裁剪 64

一、裁剪概述 64

二、直线段裁剪 65

三、多边形裁剪 72

第三章 图形的几何变换 75

第一节 矢量与矩阵 75

一、矢量 75

二、矩阵 75

二、比例缩放变换 76

一、平移变换 76

第二节 二维图形的几何变换 76

三、旋转变换 77

四、对称变换 78

第三节 齐次坐标系和二维变换的矩阵表示 79

一、齐次坐标系 79

二、二维变换的矩阵表示 80

第四节 二维图形的复合变换 82

一、简单的复合变换 82

二、绕坐标原点以外任意点PI（x1,y1）的旋转变换 82

三、对任意点P1（x1,y1）进行缩放变换 83

四、二维变换复合矩阵 84

第五节 三维图形的几何变换 85

一、三维图形基本变换 85

一、复合变换实例 87

第六节 三维图形的复合变换 87

二、绕通过坐标原点任意轴旋转的复合变换矩阵 90

第四章 三维视图 93

第一节 平行投影 94

一、正平行投影 94

二、正轴侧投影 96

三、斜平行投影 98

第二节 透视投影 98

一、一点透视投影变换矩阵 99

二、两点透视投影变换矩阵 101

三、三点透视投影变换矩阵 101

第三节 观察坐标系统与投影空间 102

一、观察坐标系统VRC 102

二、投影空间（观察空间） 103

三、三维视图举例 104

第四节 规格化投影空间与图象空间 107

一、用户坐标系统到观察坐标系统的变换 107

二、投影空间到规格化裁剪空间的变换 109

三、规格化的图象空间 113

四、图象空间到显示屏幕的变换 114

五、三维图形输出流水线 115

第五节 三维线段的裁剪 116

第五章 曲线与曲面 118

第一节 曲线与曲面的数字表示 118

一、非参数表达 118

二、参数表达 118

二、曲线段间的连续性 121

一、参数曲线的代数形式 121

第二节 参数表示曲线的基本特性 121

三、曲线的约束条件 123

第三节 常用参数曲线 123

一、Hermite（赫米特）曲线 123

二、Bezier（贝塞尔）曲线 127

三、B样条曲线 138

四、常用三次参数曲线的转换与比较 138

第四节 参数曲面 139

一、Hermite曲面 140

二、Bezier曲面 142

三、B样条曲面 142

四、Coons（孔斯）曲面 143

六、双参数三次曲面的显示 146

五、曲面的法线 146

七、二次曲面 148

第六章 固体造型 149

第一节 正则的布尔运算 149

第二节 边界表示法 151

第三节 三维物体的扫描表示法 152

第四节 空间分割表示法 153

一、单元分解 154

二、空间占据枚举法——立方格法 154

三、八叉树 154

第五节 结构体素表示法（CSG法） 156

第六节 小平面（facet）表示法 157

一、颜色的概念和描述 159

第一节 颜色概述 159

第七章 颜色 159

二、人对颜色的视觉 160

第二节 CIE色度图 161

一、相加混色 161

二、CIE色度图 161

三、CIE色度图的用途 163

第三节 计算机图形使用的颜色模型 164

一、RGB颜色模型 164

二、CMY颜色模型 165

三、YUV颜色模型 166

四、HSV颜色模型 166

一、颜色选择 170

二、颜色插值 170

第四节 交互式选择颜色和颜色插值 170

第八章 可见面与消隐 172

第一节 消隐概念 172

第二节 物体空间消隐算法 173

一、凸多面体的消隐 173

二、凹多面体的消隐 174

第三节 Z缓冲区算法 176

第四节 扫描线算法 177

第五节 可见面的光线追踪 180

一、交点计算 181

二、可见面光线追踪法的加速算法 182

第六节 区域分割算法 183

第七节 深度排序算法 184

一、环境反射光 186

第九章 真实感图形 186

第一节 简单光照模型 186

二、漫反射 187

三、环境衰减 188

四、镜面反射 188

五、聚光灯 189

六、多光源的合成光照模型 190

第二节 明暗模型 190

一、常数明暗处理模型 191

二、Gourand明暗处理模型 191

三、Phong明暗处理模型 192

第三节 透明 193

一、非折射透明 193

二、考虑折射的透明 194

第四节 阴影 195

一、阴影的扫描算法 196

二、阴影范围算法 196

第五节 全局光照模型 197

一、Whitted光照模型 197

二、递归的光线迫踪法 197

第六节 纹理 200

一、图案粘贴 200

二、纹理映射 200

三、凸凹纹理 201

第二篇 计算机动画 205

第十章 计算机动画 205

第一节 传统动画 205

第二节 计算机动画 206

第三节 计算机动画系统的分类 207

第十一章 二维辅助动画制作系统 209

第一节 图形输入 209

第二节 中间画生成系统 210

一、概述 210

二、中间画面的计算方法 211

三、骨架法 213

四、运动路径与P曲线 214

五、移动点限制插值法 216

六、矢量线性插值法 218

第三节 实用的二维变换技术 219

一、推移 219

三、变换 223

二、变形 223

一、着色 230

二、颜色渐变 230

第四节 着色技术 230

三、颜色抖动 231

第十二章 分形及分形动画 232

第一节 分形的基本概念 232

一、分数维的定义 233

二、分形造型的基本要求 233

三、分形造型的几种常用模型 233

第二节 分形动画 238

一、Mandelbrot集和Julia集 238

二、分形动画 243

第二节 三维动画中的物体建模 253

一、线框模型 253

第十三章 三维建模动画 253

第一节 三维动画技术概述 253

二、表面模型 254

三、实体模型 261

四、动画软件中三维建模的实用方法 262

五、三维物体的生成 264

第三节 三维动画中的运动控制 266

一、三维动画的分类 266

二、关键帧动画的插值 267

三、关节动画 269

四、动画中运动的交互式控制 272

参考文献 273