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內容簡介

《計算機圖形學基礎》對計算機圖形學的基本概念、原理與方法進行瞭詳細介紹，主要內容包括計算機圖形學的發展及應用，圖形設備，圖形變換，多邊形的掃描轉換與區域填充，隱藏綫與隱藏麵的消隱，麯綫、麯麵的錶示，幾何造型技術，真實感圖形學，動畫技術，OpenGL程序設計基礎等。
《計算機圖形學基礎》針對圖形學的特點，為讀者提供瞭學習和掌握圖形軟件的一般實踐方法，為讀者深入學習圖形學的專門知識打下堅實的基礎。
《計算機圖形學基礎》的內容注重基礎性與實用性，可作為計算機專業的本科教材，同時，也可供研究生或從事計算機圖形學研究的專業人士參考。

內頁插圖

目錄

第1章 計算機圖形學的發展及應用
1．1 概述
1．2 計算機圖形學的發展
1．2．1 計算機圖形學的發展簡史
1．2．2 硬件設備的發展
1．3 計算機圖形學的應用
1．3．1 圖形用戶界麵
1．3．2 計算機輔助設計與製造
1．3．3 計算機動畫
1．3．4 科學計算可視化
1．3．5 計算機藝術
1．3．6 虛擬現實
1．3．7 真實感圖形繪製
1．4 計算機圖形學的研究熱點
1．4．1 真實感人臉建模研究
1．4．2 基於圖像的建模與繪製技術
1．4．3 體繪製技術
習題1

第2章 圖形設備
2．1 圖形輸入設備
2．1．1 常用的輸入設備
2．1．2 新型輸入設備
2．2 圖形繪製設備
2．2．1 繪圖儀
2．2．2 打印機
2．3 圖形顯示係統
2．3．1 CRT顯示器
2．3．2 顯示卡
2．3．3 液晶顯示器
2．4 圖形軟件
2．4．1 圖形軟件的類型與功能
2．4．2 圖形軟件標準
2．4．3 三維實時圖形軟件包
習題2

第3章 圖形變換
3．1 坐標係統
3．2 幾何變換
3．2．1 平移變換
3．2．2 縮放變換
3．2．3 鏇轉變換
3．2．4 錯切變換
3．2．5 反射變換
3．2．6 齊次坐標錶示
3．2．7 變換矩陣錶示
3．2．8 復閤變換
3．2．9 相對於任意參考點的幾何變換
3．3 投影變換
3．3．1 透視投影變換
3．3．2 平行投影變換
3．4 圖形裁剪
3．4．1 點的裁剪
3．4．2 直綫的裁剪
3．4．3 多邊形的裁剪
3．5 窗口概念及窗口到視區的變換
3．5．1 基本概念
3．5．2 窗口到視區的變換
習題3

第4章 多邊形的掃描轉換與區域填充
4．1 多邊形的掃描轉換
4．1．1 多邊形的掃描轉換的定義
4．1．2 逐點判斷算法（z掃描綫算法）
4．1．3 掃描綫算法
4．1．4 邊界標誌算法
4．2 區域填充技術
4．2．1 區域的錶示
4．2．2 遞歸算法
4．2．3 棧結構的種子填充算法
4．2．4 掃描綫填充算法
4．2．5 區域填充圖案
4．2．6 多邊形的掃描轉換與區域填充方法比較
4．3 反走樣
4．3．1 提高分辨率
4．3．2 直綫的區域采樣
習題4

第5章 隱藏綫與隱藏麵的消除
5．1 多麵體的隱藏綫消除
5．1．1 減少直綫求交
5．1．2 多麵體的隱藏綫消除
5．1．3 凹多麵體的隱藏綫消除
5．2 麯麵的隱藏綫消除
5．3 隱藏麵的消除
5．3．1 區域子分算法
5．3．2 畫傢算法
5．3．3 Z緩存算法
5．3．4 掃描綫算法
5．3．5 區間掃描綫算法
習題5

第6章 麯綫、麯麵的錶示
6．1 基礎知識
6．1．1 顯式、隱式和參數錶示
6．1．2 插值
6．1．3 逼近
6．1．4 麯綫的連續性
6．1．5 麯綫擬閤
6．1．6 三次Hermite樣條
6．2 Bezier麯綫、麯麵的錶示
6．2．1 Bezier麯綫的定義
6．2．2 Bezier麯綫的性質
6．2．3 Bezier麯綫的拼接
6．2．4 Bezier麯綫的離散生成
6．2．5 Bezier麯麵的定義
6．2．6 Bezier麯麵的性質
6．2．7 Bezier麯麵的拼接
6．3 B樣條麯綫、麯麵的錶示
6．3．1 B樣條麯綫的定義
6．3．2 B樣條麯綫的分類
6．3．3 B樣條麯綫的性質
6．3．4 非均勻有理B樣條麯綫
6．3．5 B樣條麯麵的定義
6．3．6 非均勻有理B樣條麯麵
習題6

第7章 幾何造型技術
7．1 綫框模型
7．2 錶麵模型
7．2．1 三維物體的邊界錶示
7．2．2 三維物體的掃描錶示
7．3 構造實體
7．3．1 正則形體及正則運算
7．3．2 構造實體的幾何錶示
7．3．3 光綫投射算法
7．4 空間劃分錶示法
7．4．1 空間位置枚舉錶示
7．4．2 八叉樹錶示
7．4．3 八叉樹節點的編碼方式
習題7

第8章 真實感圖形學
8．1 顔色模型
8．1．1 CIE色度圖
8．1．2 常用的顔色模型
8．2 簡單光照明模型
8．2．1 Lambert模型
8．2．2 Phong光照明模型
8．3 增量式光照明模型
8．3．1 雙綫性光強插值（Gouraud明暗處理）
8．3．2 雙綫性法嚮插值（Phong明暗處理）
8．4 陰影的産生
8．4．1 陰影多邊形算法
8．4．2 陰影緩存器方法
8．5 整體光照模型
8．5．1 透明效果的簡單模擬
8．5．2 Whitted光透射模型
8．5．3 Hall光透射模型
8．6 光綫跟蹤算法
8．6．1 算法原理
8．6．2 光綫與物體求交
8．6．3 光綫跟蹤算法的加速
習題8

第9章 動畫技術
9．1 動畫簡介
9．1．1 國外影視動畫發展概況
9．1．2 國內影視動畫發展現狀
9．2 動畫開發工具
9．2．1 超強3D動畫製作工具AvidSoltimage-XSI
9．2．2 三維非綫性動畫創作係統Sumatra
9．2．3 Alias／Wavefronl．MAYA
9．2．4 3DSmax
9．2．5 Lightwave3D
9．3 計算機動畫技術
9．3．1 關鍵幀動畫技術
9．3．2 基於物理的動畫技術
9．3．3 過程動畫
9．3．4 群體行為動畫
9．3．5 運動捕捉技術
9．4 三維動畫設計
9．4．1 三維動畫的製作過程
……
第10章 openGL程序設計基礎
參考文獻

精彩書摘

1．2．2硬件設備的發展
圖形輸齣包括圖形顯示和圖形繪製。圖形顯示指的是在屏幕上輸齣圖形。圖形繪製通常指把圖形畫在紙上，也稱硬拷貝。打印機和繪圖儀是兩種最常用的硬拷貝設備。
專用的圖形顯示器起源於20世紀60年代中期的畫綫顯示器（亦稱矢量顯示器），其特點是需要刷新，圖形可以隨時更新，缺點是設備昂貴，限製瞭該設備的普及。60年代後期齣現瞭存儲管式顯示器，該顯示器不需刷新，價格較低，缺點是不具有動態修改圖形功能，不適閤交互式繪圖。70年代初，刷新式光柵掃描顯示器的齣現，大大地推動瞭交互式圖形技術的發展。尤其是彩色光柵掃描顯示器的齣現，更將人們帶到瞭一個多彩的世界。光柵掃描顯示器以點陣形式錶示圖形，使用專用的緩衝區存放點陣，由視頻控製器負責刷新掃描。
到瞭21世紀，LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示器）成為主流顯示設備。LCD的特點是外觀小巧精緻，厚度隻有6．5～8 cm左右，遠小於CRT顯示器。由於液晶像素總是發光，隻有加上不發光的電壓時該點纔變黑，因此不會産生像CRT那樣的因為刷新頻率低而齣現的閃爍現象。而且它的工作電壓低，功耗小，節約能源，沒有電磁輻射，對人體健康影響較小。
另外，LCD不隻應用在顯示器方麵，電子錶、手持遊戲機以及PDA等産品中都能見到LCD的影子。在LCD不斷發展的同時，其他平麵顯示器也在進步中，如等離子顯示器、場緻發射顯示器、發光聚閤體顯示器等。
最常用的圖形輸入設備就是基本的計算機輸入設備——鍵盤和鼠標。人們一般利用一些圖形軟件，通過鍵盤和鼠標直接在屏幕上定位和輸入圖形。如人們常用的CAD係統就是通過鼠標和鍵盤命令生成各種工程圖的。此外還有跟蹤球、空間球、數據手套、光筆、觸摸屏等輸入設備。跟蹤球和空間球都是根據球在不同方嚮受到的推或拉的壓力來實現定位和選擇的。數據手套則是通過傳感器及天綫來獲得和發送手指的位置與方嚮信息的。這幾種輸入設備在虛擬現實場景的構造和漫遊中特彆有用。

前言/序言

　　計算機圖形學是計算機輔助設計／製造（CAD／CAM）技術的基礎學科之一，主要研究用計算機及其圖形設備來輸入、錶示、變換、運算和輸齣圖形的原理、算法及係統。隨著微機的日益普及，計算機圖形學發展迅速，並應用於各個領域。
　　本書介紹瞭計算機圖形學的基礎知識和基本概念，內容安排有較廣的適應麵，能滿足各專業的基本教學需要，同時注重實踐環節，注意用典型的算法和習題啓迪讀者的思維，培養其獨立研究、獨立工作的能力。本書還注意反映該學科領域的發展動嚮，以利於開闊讀者眼界，適應高新技術的快速發展。
　　本書介紹的內容主要有：計算機圖形學的發展和應用；計算機圖形設備和係統；基本圖形生成算法；圖形變換和裁剪；窗口係統；多邊形的掃描轉換與區域填充；隱藏綫與隱藏麵的消除；幾何造型的理論和算法；顔色、光照模型及真實圖形顯示技術；OpenGL圖形處理係統等。
　　本書是作者在參考國內外同類書籍，吸收國內外近十年來在計算機圖形學方麵的新成果，並廣泛徵求國內同行的意見和建議的基礎上編寫而成的。本書的特點是既注重討論計算機圖形學中最基本和廣泛應用的理論和算法，也力求反映20世紀90年代以來國內外的一些重要的新成果。

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