第一章 计算机图形学基本知识 1
1.1 计算机图形学的概念 1
1.2 计算机图形学的发展 1
1.3 计算机图形学的应用 4
1.4 计算机图形硬件简介 5
习题一 21
第二章 基本图形的生成与计算 23
2.1 直线的生成算法 23
2.1.1 直线DDA算法 23
2.1.2 直线Bresenham算法 25
2.2 圆的生成算法 29
2.2.1 基础知识 29
2.2.2 圆的Bresenham算法 30
2.3 区域填充算法 32
2.3.1 基础知识 32
2.3.2 扫描线填色算法 33
2.3.3 种子填色算法 41
2.4 字符的生成 43
2.4.1 点阵式字符 43
2.4.2 矢量式字符 44
2.4.4 轮廓字形技术 45
2.4.3 方向编码式字符 45
2.5 图形求交 46
2.5.1 求交点算法 47
2.5.2 求交线算法 49
2.5.3 包含判定算法 51
2.5.4 重叠判定算法 55
2.5.5 凸包计算 56
2.6 图形裁剪 57
2.6.1 直线的剪裁 57
2.6.2 多边形的剪裁 63
2.6.3 字符串的剪裁 68
2.7 曲线生成与求交 69
2.7.1 Bezier曲线生成 69
2.7.2 B样条曲线生成 71
2.7.3 非均匀有理B样条(NURBS)曲线生成 72
2.7.4 曲线求交 73
习题二 74
第三章 图形变换与输出 76
3.1 图形的几何变换 76
3.1.1 二维图形几何变换 76
3.1.2 三维图形几何变换 80
3.1.3 参数图形几何变换 86
3.2.1 坐标系统 87
3.2 坐标系统及其变换 87
3.2.2 规格化变换与设备坐标变换 89
3.2.3 投影变换 93
3.3 图元输出与输出属性 96
3.3.1 二维图元输出 96
3.3.2 输出属性及其控制 97
3.3.3 三维图元的输出 102
习题三 103
第四章 图形输入与交互技术 105
4.1 逻辑输入设备 105
4.2.1 概述 106
4.2 图形输入控制 106
4.2.2 请求方式 107
4.2.3 取样方式 108
4.2.4 事件方式 108
4.2.5 输入控制方式的混合使用 110
4.3 交互技术 111
4.3.1 定位技术 111
4.3.2 橡皮条技术 112
4.3.3 拖曳技术 113
4.3.4 菜单技术 114
4.3.5 定值技术 116
4.3.6 拾取技术 117
4.3.7 网格与吸附技术 118
4.4 三维图形输入 118
习题四 119
第五章 图形数据结构 120
5.1 图段 120
5.1.1 图段及其属性 120
5.1.2 图段的操作 121
5.1.3 独立于工作站的图段存储器和图文件 124
5.2 结构 125
5.2.1 结构元素 125
5.2.2 结构网络(structure network) 127
5.2.3 集中式结构存储(CSS)与结构操作 128
5.2.4 建模操作 136
5.3 图段与结构的比较 140
习题五 140
第六章 数据接口与交换标准 141
6.1 GKS元文件标准GKSM 142
6.1.1 GKSM功能 142
6.1.2 GKSM生成 143
6.1.3 GKSM输入 145
6.2 计算机图形元文件标准CGM 146
6.2.1 CGM功能 146
6.2.2 CGM描述 147
6.3 计算机图形接口标准CGI 149
6.3.1 CGI功能 149
6.3.2 光栅功能集 151
6.4 基本图形交换规范标准IGES 152
6.4.1 IGES功能 152
6.4.2 IGES元素 153
6.4.3 IGES文件结构 157
6.5 DXF数据接口 161
6.6 产品模型数据交换标准STEP 166
6.6.1 STEP的组成 167
6.6.2 产品模型信息结构 172
6.6.3 几何与拓扑表示 179
习题六 181
第七章 造型技术 182
7.1 特征造型 182
7.1.1 特征的定义 183
7.1.2 特征的分类 183
7.1.3 特征的形式化描述 184
7.1.4 特征造型系统实现模式 185
7.1.5 特征表示 187
7.1.6 特征与约束 189
7.1.7 特征的依赖描述 189
7.2.1 基本概念 190
7.2 分形造型 190
7.2.2 分形造型对模型的基本要求 191
7.2.3 分形造型的常用模型 192
7.3 体绘制技术 194
7.4 从二维图像信息构造三维形体 195
7.5 从二维正投影图构造三维形体 195
7.6 实体造型 196
7.6.1 实体造型技术的发展概况 196
7.6.2 边界表示法 209
7.7 几何造型中的元素表示及集合运算 232
7.7.2 几何造型的简要介绍 233
7.7.1 CAD技术的发展 233
7.7.3 几何元素的定义 234
7.7.4 几何元素的集合运算 237
7.8 实体的布尔操作 246
7.8.1 引言 246
7.8.2 在Brep模型上的布尔集合操作 247
7.8.3 边界分类 249
7.8.4 步骤 250
7.8.5 顶点邻域分类 251
7.8.6 空边的连接 256
7.8.8 提高拼合运算可靠性措施 257
7.8.7 结果的产生 257
习题七 259
第八章 真实感图形显示 260
8.1 线消隐 260
8.1.1 消隐的基础知识 260
8.1.2 凸多面体的隐藏线消除 261
8.1.3 凹多面体的隐藏线消除 261
8.2 面消隐 264
8.2.1 区域排序算法 264
8.2.2 深度缓存(Z-buffer)算法 265
8.2.4 扫描线算法 266
8.2.3 射线踪迹算法 266
8.3 光照模型 267
8.3.1 光源特性和物体表面特性 267
8.3.2 光照模型及其实现 269
8.3.3 明暗的光滑处理 274
8.4 光线跟踪 276
8.4.1 光线跟踪的基本原理 276
8.4.2 光线与实体的求交 279
8.4.3 光线跟踪算法 282
8.5 表面图案与纹理 287
8.5.1 表面图案的描绘 287
8.5.2 表面纹理的描绘 289
8.6.1 颜色的基本概念 290
8.6 颜色空间 290
8.6.2 CIE色度图 292
8.6.3 几种常用的颜色模型 294
习题八 296
第九章 实用CAD系统介绍 297
9.1 基于特征的参数化产品造型系统GS-CAD 297
9.1.1 引言 297
9.1.2 系统简介 298
9.1.3 系统特色 299
9.1.5 系统的功能与技术特点 300
9.1.4 系统设计的技术路线 300
9.1.6 系统体系结构 301
9.1.7 系统配置要求 313
9.1.8 造型实例 313
9.2 纺织图案CAD/CAM系统 326
9.2.1 概述 326
9.2.2 系统的体系结构 329
9.2.3 系统功能 332
9.2.4 主要模块的实现 333
习题九 352
附录 353