計算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程

第1章 緒論

1.1 計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容

1.2 計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的歷史回顧

1.3 計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用及研究前沿

1.3.1 計算機(jī)輔助設(shè)計與制造

1.3.2 可視化

1.3.3 真實感圖形實時繪制與自然景物仿真

1.3.4 計算機(jī)動畫

1.3.5 用戶接口

1.3.6 計算機(jī)藝術(shù)

1.4 圖形設(shè)備

1.4.1 圖形顯示設(shè)備

1.4.2 圖形處理器

1.4.3 圖形輸入設(shè)備

習(xí)題

第2章 光柵圖形學(xué)

2.1 直線段的掃描轉(zhuǎn)換算法

2.1.1 DDA法

2.1.2 中點畫線法

2.1.3 Bresenham算法

2.2 圓弧的掃描轉(zhuǎn)換算法

2.2.1 圓的特征

2.2.2 中點畫圓法

2.3 多邊形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充

2.3.1 多邊形的掃描轉(zhuǎn)換

2.3.2 區(qū)域填充算法

2.4 字符

2.4.1 點陣字符

2.4.2 矢量字符

2.4.3 字符屬性

2.5 裁剪

2.5.1 直線段裁剪

2.5.2 多邊形裁剪

2.5.3 字符裁剪

2.6 反走樣

2.6.1 提高分辨率

2.6.2 區(qū)域采樣

2.6.3 加權(quán)區(qū)域采樣

2.7 消隱

2.7.1 消隱的分類

2.7.2 消除隱藏線

2.7.3 消除隱藏面

習(xí)題

第3章 幾何造型技術(shù)

3.1 參數(shù)曲線和曲面

3.1.1 曲線曲面的表示

3.1.2 曲線的基本概念

3.1.3 插值、擬合和光順

3.1.4 參數(shù)化

3.1.5 參數(shù)曲線的代數(shù)和幾何形式

3.1.6 連續(xù)性

3.1.7 參數(shù)曲面的基本概念

3.2 Bezier曲線與曲面

3.2.1 Bezier曲線的定義和性質(zhì)

3.2.2 Bezier曲線的遞推(de Casteljau)算法

3.2.3 Bezier曲線的拼接

3.2.4 Bezier曲線的升階與降階

3.2.5 Bezier曲面

3.2.6 三邊Bezier曲面片

3.3 B樣條曲線與曲面

3.3.1 B樣條的遞推定義和性質(zhì)

3.3.2 B樣條曲線的性質(zhì)

3.3.3 de Boor算法

3.3.4 節(jié)點插入算法

3.3.5 B樣條曲面

3.4 NURBS曲線與曲面

3.4.1 NURBS曲線的定義

3.4.2 齊次坐標(biāo)表示

3.4.3 權(quán)因子的幾何表示

3.4.4 圓錐曲線的NURBS表洋

3.4.5 NURBS曲線的修改

3.4.6 非均勻有理B樣條(NURBS)曲面

3.5 Coons曲面

3.5.1 基本概念

3.5.2 雙線性Coons曲面

3.5.3 雙三次Coons曲面

3.6 形體在計算機(jī)內(nèi)的表示

3.6.1 引言

3.6.2 形體表示模型

3.6.3 形體的邊界表示模型

3.7 求交分類

3.7.1 求交分類簡介

3.7.2 求交分類策略

3.7.3 基本的求交算法

3.8 實體造型系統(tǒng)簡介

3.8.1 Parasolid系統(tǒng)

3.8.2 ACIS系統(tǒng)

習(xí)題

第4章 真實感圖形學(xué)

4.1 顏色視覺

4.1.1 基本概念

4.1.2 三色學(xué)說

4.1.3 CIE色度圖

4.1.4 常用的顏色模型

4.2 簡單光照明模型

4.2.1 相關(guān)知識

4.2.2 Phong光照明模型

4.2.3 增量式光照明模型

4.2.4 陰影的生成

4.3 局部光照明模型

4.3.1 理論基礎(chǔ)

4.3.2 局部光照明模型

4.4 光透射模型

4.4.1 透明效果的簡單模擬

4.4.2 Whitted光透射模型

4.4.3 Hall光透射模型

4.4.4 簡單反射透射模型

4.5 紋理及紋理映射

4.5.1 紋理概述

4.5.2 二維紋理域的映射

4.5.3 三維紋理域的映射

4.5.4 幾何紋理

4.6 整體光照明模型

4.6.1 光線跟蹤算法

4.6.2 輻射度方法

4.7 實時真實感圖形學(xué)技術(shù)

4.7.1 層次細(xì)節(jié)顯示和簡化

4.7.2 基于圖像的繪制技術(shù)

習(xí)題

第5章 圖形標(biāo)準(zhǔn)

5.1 Open GL

5.1.1 Open GL概述

5.1.2 Open GL程序結(jié)構(gòu)

5.1.3 基本幾何元素

5.1.4 坐標(biāo)變換

5.1.5 光照處理

5.2 VRML

5.2.1 VRML簡介

5.2.2 線性變換

5.2.3 場景交互

5.2.4 VRML節(jié)點

5.2.5 VRML展望

習(xí)題

附錄A 計算機(jī)圖形學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

附錄B 圖形的幾何變換

附錄C 形體的投影變換

參考文獻(xiàn)

第1章 導(dǎo)論。介紹了計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，以及圖形顯示設(shè)備的發(fā)展歷程。

第2章 Visual C++ 6.0 繪圖基礎(chǔ)。介紹面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)、Visual C++ 6.0上機(jī)操作步驟，以及MFC的基本繪圖函數(shù)。

第3章 基本圖元的掃描轉(zhuǎn)換。講解直線、圓、橢圓的像素級掃描轉(zhuǎn)換原理，以及反走樣技術(shù)。

第4章 多邊形填充。講解了實面積圖形的概念、有效邊表填充原理和算法、邊緣填充原理和算法、以及區(qū)域填充原理和算法。

第5章 二維變換和裁剪。講解齊次坐標(biāo)、平移、比例、旋轉(zhuǎn)、反射和錯切的二維基本幾何變換矩陣、Cohen-Sutherland直線段裁剪原理和算法、中點分割直線段裁剪原理和算法，以及梁友棟-Barsky直線段裁剪原理和算法。

第6章 三維變換和投影。講解平移、比例、旋轉(zhuǎn)、反射和錯切的三維基本幾何變換矩陣、三視圖、斜等側(cè)圖，以及透視投影的變換矩陣。

第7章 自由曲線和曲面。講解三次參數(shù)樣條曲線、Bezier曲線曲面、B樣條曲線曲面的生成原理和算法。

第8章 分形幾何。講解分形曲線的遞歸模型、植物的L系統(tǒng)模型，以及IFS 迭代函數(shù)系統(tǒng)的原理和算法。

第9章 動態(tài)消隱。講解動態(tài)凸多面體和曲面體的隱線原理和算法、動態(tài)Z-Buffer的隱面原理和算法，以及畫家算法的隱面原理和算法。

第10章 真實感圖形。講解RGB顏色模型、Gouraud明暗處理、Phong明暗處理、光照模型，以及紋理映射技術(shù)的實現(xiàn)原理和算法。