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学习目的与要求 1

1.1 计算机图形学的概念 1

1.1.1　计算机图形学的定义 1

第一章 绪论 1

1.1.2　计算机图形学研究的内容 2

1.1.3　计算机图形学与其他相关学科的关系 2

1.2 计算机图形学的发展概况 3

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿 5

1.3.1　计算机图形学的应用 5

1.3.2　计算机图形学的研究课题 6

小结 8

习题一 9

2.1 计算机图形系统的组成 10

2.1.1　图形系统的体系结构 10

学习目的与要求 10

第二章　计算机图形系统 10

2.1.2　图形系统的基本功能 11

2.2　计算机图形显示处理器 12

2.3　计算机图形输入设备 13

2.3.1　一般输入设备 13

2.3.2　特殊输入设备 18

2.4　计算机图形输出设备 20

2.4.1　图形显示设备 21

2.4.2　显示器性能参数 29

2.4.3　图形硬拷贝设备 30

2.5 计算机图形系统的软件 34

2.5.1 图形系统软件的分类 34

2.5.2　图形软件设计的基本方法 35

2.6 计算机图形系统标准 36

2.6.1　计算机图形标准体系 36

2.6.2　图形核心系统GKS与GKS-3D 38

2.6.3　程序员层次交互式图形系统PHIGS 41

2.6.4　计算机图形元文件标准CGM 42

2.6.5　计算机图形接口标准CGI 45

2.6.6　基本图形交换规范IGES 46

2.6.7　产品模型数据交换标准STEP 47

2.6.8　DXF数据接口 51

2.6.9　三维图形工业标准OpenGL 55

小结 59

习题二 59

第三章 基于MFC的图形编程基础 61

学习目的与要求 61

3.1 图形开发工具VC6.0介绍 61

3.1.1 面向对象技术和Windows程序特点 61

3.1.2　VC6.0的集成开发环境 72

3.1.3　控制台程序和Windows GUI程序 74

3.2 图形设备接口GDI 84

3.2.1　设备环境 84

3.2.2　CDC类 85

3.2.3　GDI对象 86

3.3　Windows映射模式 90

3.3.1　设备坐标与逻辑坐标 90

3.3.2　Windows映射模式的定义与设置 91

3.3.3　窗口与视口 92

3.3.4　绘图模式的设置 94

3.4 绘制图形函数 95

3.4.1　OnDraw成员函数 95

3.4.2　鼠标消息处理 95

3.4.3　MFC基本绘图函数 100

3.4.4　基于MFC的绘图应用程序设计实例 103

小结 109

习题三 109

第四章 交互绘图技术 111

学习目的与要求 111

4.1 交互式绘图系统 111

4.1.1　交互式绘图系统的组成 112

4.1.2　交互式绘图系统的交互任务 113

4.1.3　交互式绘图系统的设计原则 117

4.2 交互式绘图的交互技术 119

4.2.1　构图技术 119

4.2.2　拾取技术 124

4.2.3　菜单技术 125

4.2.4　反馈技术 129

4.3 逻辑输入设备与输入处理 129

4.3.1　逻辑输入设备 132

4.3.2　请求输入方式 134

4.3.3　采样输入方式 135

4.3.4　事件输入方式 136

4.3.5　输入方式的混合使用 138

4.4 交互式绘图系统的构造方法 138

4.4.1　界面布置 138

4.4.2　交互式工作方式 139

4.4.3　交互式用户接口的实现 141

习题四 142

小结 142

第五章　二维基本图形的生成及裁剪 144

学习目的与要求 144

5.1 直线的生成算法 144

5.1.1　数值微分算法 145

5.1.2　中点画线法 147

5.1.3　Bresenham画线算法 148

5.1.4　几种算法的比较 151

5.2 圆的生成算法 151

5.2.1　直角坐标法 152

5.2.2　中点画圆法 154

5.2.3　圆的Bresenham算法 157

5.2.4　椭圆扫描转换中点算法 159

5.3 区域填充算法 159

5.3.1 区域的表示和类型 159

5.3.3　边界填充算法 161

5.3.2　种子填充算法 161

5.3.4　扫描线多边形填充算法 162

5.3.5　边相关扫描线填充算法 166

5.4 线宽与线型的处理 168

5.4.1　线宽的处理 168

5.4.2　线型的处理 170

5.5 字符的生成 170

5.5.1　点阵字符 171

5.5.2　矢量字符 172

5.5.3　字符属性 173

5.6 图形裁剪 174

5.6.1　点裁剪 174

5.6.2　直线段裁剪 174

5.6.3　多边形裁剪 183

5.6.4　字符裁剪 189

5.7.2　反走样方法 191

5.7.1　光栅图形走样现象及原因 191

5.7 图形反走样技术 191

5.7.3　提高分辨率法 192

5.7.4　反走样线段法 192

5.7.5　简单的区域反走样算法 193

5.7.6　加权区域反走样算法 194

小结 195

习题五 195

第六章 图形变换与输出 196

学习目的与要求 196

6.1 图形变换的数学基础 196

6.1.1　矢量 196

6.1.2　矩阵 197

6.1.3　线性方程组的求解 198

6.2　二维几何变换 199

6.2.1　基本几何变换 199

6.2.2　齐次坐标与二维几何变换的矩阵表示 200

6.2.3　其他变换 201

6.2.4　复合变换及变换的模式 203

6.3 坐标系及其变换 206

6.3.1　坐标系统 206

6.3.2　二维图形的显示流程 207

6.3.3　二维观察变换 208

6.3.4　坐标系间的变换 209

6.4　三维几何变换 210

6.4.1　平移变换 210

6.4.2　缩放变换 210

6.4.3　旋转变换 210

6.4.4　对称变换 213

6.4.5　错切变换 214

6.4.6　三维坐标系间的变换 214

6.5 投影变换 215

6.5.1　平面几何投影 215

6.5.2　平行投影 216

6.5.3　透视投影 219

6.5.4　三维图形显示流程 220

6.5.5　三维观察变换 221

小结 229

习题六 229

第七章 曲线与曲面 231

学习目的与要求 231

7.1 曲线、曲面参数表示的基础知识 231

7.1.1　非参数表示和参数表示 231

7.1.2　参数表示的基本特征 232

7.1.3　曲线、曲面的有关几何定义 233

7.1.4　曲线段之间的连续性 235

7.2　常用参数曲线 236

7.2.1　一般规则空间曲线 236

7.2.2　参数多项式曲线 237

7.2.3　Bezier曲线 240

7.2.4　B样条曲线 246

7.3.1　函数曲面 251

7.3 参数曲面 251

7.3.2　旋转曲面 252

7.3.3　参数多项式曲面 253

7.4 常用曲面 254

7.4.1　双线性曲面 254

7.4.2　Bezier曲面 254

7.4.3　B样条曲面 255

7.4.4　Coons曲面 256

小结 257

习题七 258

第八章　几何造型技术 259

学习目的与要求 259

8.1 实体模型的表示 259

8.1.1 分解表示 261

8.1.2　构造表示 262

8.1.3　边界表示 264

8.1.4　形体的边界表示模型 266

8.2　求交分类 271

8.2.1　求交分类策略 271

8.2.2　基本的求交算法 271

8.3 非传统造型技术 274

8.3.1　分形几何基本概念 274

8.3.2　分形造型对模型的基本要求 276

8.3.3　分形造型的常用模型 276

小结 278

习题八 279

第九章　消隐技术 280

学习目的与要求 280

9.1 基本概念 280

9.1.1 消隐的定义 280

9.1.2　消隐的分类 280

9.1.3　消隐算法的基本原则 281

9.2.2　深度优先级表的建立 284

9.2 画家算法 284

9.2.1　算法的基本思想 284

9.3 Z缓冲区算法 285

9.3.1　算法的基本思想 285

9.3.2　算法的描述 286

9.3.3　算法的改进 288

9.4　扫描线Z缓冲区算法 288

9.4.1　算法的基本思想 288

9.4.2　算法的描述 289

9.5　光线追踪算法 293

9.5.1　算法的基本思想 293

9.5.2　算法的描述 293

小结 294

习题九 294

学习目的与要求 296

10.1 光照模型 296

第十章 真实感图形生成技术 296

10.1.1　基本光学原理 297

10.1.2　环境光 298

10.1.3　漫反射光 298

10.1.4　镜面反射光和冯反射模型 299

10.2 明暗处理方法 301

10.2.1　双线性光强插值 302

10.2.2　双线性法向插值 304

10.3 纹理处理方法 305

10.3.1　二维纹理域的映射 306

10.3.2　三维纹理域的映射 308

10.3.3　几何纹理 308

10.4　光线跟踪处理 310

10.4.1　基本光线跟踪算法 310

10.4.2　光线与物体的求交计算 313

10.4.3　光线跟踪算法的加速 315

10.5.1　颜色的概念 317

10.5 颜色处理 317

10.5.2　CIE色度图 320

10.5.3　常用颜色模型 323

小结 327

习题十 327

11.1 计算机动画概述 328

11.1.1　计算机动画的历史与现状 328

学习目的与要求 328

第十一章　计算机动画技术 328

11.1.2　计算机动画的应用领域 330

11.2　计算机动画的分类和原理 331

11.2.1 计算机动画的分类 331

11.2.2　计算机动画的原理 332

11.3 计算机动画的控制和生成 335

11.3.1 画－擦－画方法 335

11.3.2　异或运算法 335

11.3.4　多页面切换动画方法 336

11.3.3　块动画法 336

11.3.5　物体变形技术 337

11.3.6　关键帧动画技术 338

11.3.7　函数式动画技术 338

11.4　常见动画文件格式 339

11.4.1　GIF格式 339

11.4.2　AVI格式 339

11.4.3　SWF格式 340

11.4.4　FLI/FLC格式 340

11.4.5　MOV格式 340

11.5 常用的动画软件简介 341

11.5.1　常用的二维动画软件 341

11.5.2　常用的三维动画软件 342

小结 347

习题十一 347

参考文献 348