計算機圖形學：原理、方法與應用

第1章緒論
1.1計算機圖形學的研究內容
1.1.1圖形與圖像
1.1.2研究內容
1.1.3相關學科
1.2計算機圖形學的發(fā)展
1.2.1圖形硬設備的發(fā)展
1.2.2圖形軟件及圖形軟件標準的發(fā)展
1.2.3圖形專用算法的發(fā)展
1.3計算機圖形學的應用
1.3.1計算機輔助設計及計算機輔助制造
1.3.2科學計算可視化
1.3.3地圖制圖學及地理信息系統(tǒng)
1.3.4計算機動畫
1.3.5人機交互界面
1.3.6計算機藝術
習題一
第2章圖形系統(tǒng)的組成
2.1顯示設備
2.1.1刷新式陰極射線管
2.1.2彩色陰極射線管
2.1.3隨機掃描顯示器
2.1.4光柵掃描顯示器
2.1.5液晶顯示器
2.1.6等離子顯示器
2.2光柵掃描顯示系統(tǒng)
2.2.1光柵掃描顯示系統(tǒng)的基本工作原理
2.2.2光柵掃描顯示系統(tǒng)的組成
2.3硬拷貝設備
2.3.1打印機
2.3.2繪圖儀
2.4圖形軟件及圖形軟件標準
2.4.1圖形軟件的層次結構及功能
2.4.2圖形軟件標準
習題二
第3章OpenGL編程基礎
3.1概述
3.2OpenGL工作結構
3.3OpenGL的功能
3.4OpenGL工作流程
3.5OpenGL圖形操作步驟
3.6OpenGL的組成
3.7OpenGL數據類型
3.8OpenGL函數命名約定
3.9OpenGL程序
3.9.1頭文件
3.9.2主體
3.9.3OpenGL圖形調用
習題三
第4章二維線畫圖元及屬性
4.1直線的掃描轉換及算法
4.1.1數值微分法
4.1.2Bresenham畫線算法
4.1.3雙步畫線算法
4.2圓和橢圓的掃描轉換算法
4.2.1圓的八點對稱
4.2.2Bresenham畫圓算法
4.2.3中點畫圓算法
4.2.4正負法畫圓
4.2.5橢圓的掃描轉換
4.3其他輸出圖元的生成
4.4輸出圖元的屬性
4.4.1線寬控制
4.4.2線型控制
4.5字符的生成
4.5.1字符形狀表示
4.5.2字符屬性
習題四
第5章多邊形的掃描轉換及區(qū)域填充
5.1矩形填充
5.2多邊形掃描轉換
5.2.1逐點判斷算法
5.2.2掃描線填充算法
5.2.3邊緣填充算法
5.3區(qū)域填充
5.3.1區(qū)域的表示
5.3.2遞歸填充算法
5.3.3掃描線區(qū)域填充算法
5.4多邊形掃描轉換與區(qū)域填充的區(qū)別
5.5光柵圖形的反走樣
5.5.1二維光柵圖形的走樣現象
5.5.2反走樣方法
習題五
第6章OpenGL基本圖元的繪制
6.1概述
6.2點
6.2.1點的繪制
6.2.2點的大小
6.3線
6.3.1直線的繪制
6.3.2折線和封閉折線的繪制
6.3.3線型
6.3.4線寬
6.4多邊形
6.4.1多邊形的繪制
6.4.2圖案填充
6.5字符
習題六
第7章幾何變換
7.1二維基本變換
7.1.1平移變換
7.1.2比例變換
7.1.3旋轉變換
7.2二維幾何變換的齊次坐標表示
7.2.1齊次坐標技術
7.2.2幾何變換的齊次坐標表示
7.2.3其他變換
7.2.4維幾何變換的一般形式
7.3組合變換
7.3.1單個基本變換的組合變換
7.3.2多個基本變換的組合變換
7.3.3變換矩陣的級聯特性
7.4三維幾何變換
7.4.1三維坐標系的建立
7.4.2三維圖形幾何變換
7.4.3三維坐標系變換
7.5OpenGL幾何變換命令及應用
7.5.1矩陣操作函數
7.5.2幾何變換
7.5.3OpenGL圖形變換實例
習題七
第8章開窗口及二維裁剪
8.1開窗口及裁剪的基本概念
8.1.1坐標系
8.1.2窗口與視區(qū)
8.1.3窗口在圖形顯示中的應用
8.1.4裁剪
8.2窗口到視區(qū)的變換
8.3直線裁剪算法
8.3.1直線裁剪的基本原理
8.3.2Cohen-Sutherland直線裁剪算法
8.3.3中點分割算法
8.3.4Liang-Barsky算法
8.4多邊形裁剪
8.4.1Sutherland-Hodgman算法
8.4.2Weiler-Atherton算法
8.5文本裁剪
8.5.1以串為單位的裁剪
8.5.2以字符為單位的裁剪
8.5.3矢量裁剪
8.6二維圖形顯示流程
8.7OpenGL視區(qū)變換
習題八
第9章圖形用戶接口與交互技術
9.1交互輸入的硬件設備
9.1.1鍵盤
9.1.2光筆
9.1.3圖形板
9.1.4控制棒及跟蹤球
9.1.5鼠標
9.1.6數據手套
9.2交互設備的邏輯功能
9.2.1定位
9.2.2筆劃
9.2.3字符串
9.2.4賦值
9.2.5選擇
9.2.6檢圖
9.3基本交互技術
9.3.1基本定位方法
9.3.2方向約束及網格約束定位方法
9.3.3引力場定位方法
9.3.4橡皮帶方法
9.3.5草圖勾勒法
9.3.6圖形拖移法
9.3.7交互式繪圖中的反饋技術
9.4交互輸入的基本方式
9.4.1交互輸入方式及其定義
9.4.2請求方式
9.4.3采樣方式
9.4.4事件方式
9.5設計人機交互及用戶界面的一般原則
9.5.1用戶界面的一般風格
9.5.2設計用戶界面的一般原則
9.6OpenGL中的交互操作
9.6.1物體的選擇
9.6.2反饋
習題九
第10章三維觀察與裁剪
10.1平面幾何投影
10.1.1投影與投影變換
10.1.2平面幾何投影的分類
10.1.3透視投影
10.1.4平行投影變換
10.2三維觀察空間
10.2.1觀察坐標系
10.2.2觀察空間與視見體
10.2.3規(guī)范視見體
10.3三維裁剪
10.4三維圖形顯示流程
10.4.1建模變換
10.4.2觀察變換
10.4.3裁剪空間到規(guī)格化裁剪空間的變換
10.4.4規(guī)格化圖像空間
10.4.5三維圖形輸出流水線
10.5OpenGL觀察流程和函數
10.5.1常用的變換函數
10.5.2模視變換
10.5.3投影變換
10.5.4視區(qū)變換
10.5.5附加裁剪面
10.5.6OpenGL三維觀察程序
習題十
第11章三維形體的表示
11.1概述
11.2形體的表示
11.2.1線框模型
11.2.2表面模型
11.2.3實體模型
11.3物體的CSG樹表示
11.4邊界表示法
11.4.1物體的邊界表示
11.4.2邊界表示的數據結構
11.4.3歐拉操作
11.5掃描表示
11.5.1平移Sweep
11.5.2旋轉Sweep
11.5.3廣義Sweep
11.6八叉樹法
11.7分型幾何方法——自然景物的模擬
11.7.1分形幾何
11.7.2分形造型對模型的基本要求
11.7.3分形造型的常用模型
習題十一
第12章曲線曲面造型
12.1曲線表示的基本知識
12.1.1位置矢量
12.1.2切矢量
12.1.3曲率
12.1.4法矢量
12.1.5撓率
12.1.6型值點和控制點
12.1.7連續(xù)性
12.1.8插值.逼近.光順和擬合
12.2Bezier曲線
12.2.1Bezier曲線的定義
12.2.2Bezier曲線的性質
12.2.3三次Bezier曲線的矩陣表示
12.2.4Bezier曲線的拼接
12.3B樣條曲線
12.3.1B樣條的定義
12.3.2B樣條曲線的性質
12.3.3B樣條曲線分類
12.4非均勻有理B樣條曲線
12.4.1NURBS曲線的定義
12.4.2NURBS的齊次坐標表示
12.4.3NURBS的優(yōu)缺點
12.5Bezier曲面
12.5.1定義
12.5.2Bezier曲面片的拼接
12.6B樣條曲面
12.6.1B樣條曲面的數學表示
12.6.2B樣條曲面片的優(yōu)點
12.7非均勻有理B樣條曲面
12.8OpenGL中自由曲線和曲面的繪制
12.8.1Bezier曲線的繪制
12.8.2Bezier曲面的繪制
12.8.3NURBS曲線的繪制
12.8.4NURBS曲面的繪制
習題十二
第13章隱藏面的消除
13.1消隱算法及其分類
13.2畫家算法
13.3深度緩沖算法
13.4掃描線算法
13.5BSP樹算法
13.5.1構造BSP樹
13.5.2BSP樹遍歷
13.6區(qū)域子分算法
13.7光線投射算法
13.8OpenGL中的多邊形的消除與消隱
習題十三
第14章真實感圖形繪制
14.1顏色
14.1.1顏色的概念及描述
14.1.2三色學說
14.1.3CIE色度圖
14.1.4常見顏色模型
14.1.5OpenGL顏色
14.2簡單光照模型
14.2.1環(huán)境光
14.2.2漫反射和Lambert模型
14.2.3鏡面反射和Phong模型
14.2.4OpenGL光照
14.3明暗效應
14.3.1恒定亮度法
14.3.2Gouraud明暗算法
14.3.3Phong明暗算法
14.3.4OpenGL明暗處理
14.4陰影的生成
14.4.1影域多邊形方法
14.4.2曲面細節(jié)多邊形方法
14.5透明
14.5.1非折射透明
14.5.2考慮折射的透明
14.6紋理映射
14.6.1顏色紋理
14.6.2幾何紋理
14.6.3OpenGL紋理映射
習題十四
附錄ATurboC圖形函數
A.1圖形模式的初始化
A.2獨立圖形運行程序的建立
A.3屏幕顏色的設置和清屏函數
A.4基本圖形函數
A.4.1畫點
A.4.2畫線
A.5封閉圖形的填充
A.5.1先畫輪廓再填充
A.5.2設定填充方式
A.5.3任意封閉圖形的填充
A.6有關圖形窗口和圖形屏幕操作函數
A.6.1圖形窗口操作
A.6.2屏幕操作
A.7圖形模式下的文本輸出
A.7.1文本輸出函數
A.7.2有關文本字體.字型和輸出方式的設置
A.7.3用戶對文本字符大小的設置
附錄BOpenGL核心庫函數
B.1顏色
B.2繪制幾何圖原及物體
B.3坐標變換
B.4堆棧操作
B.5顯示列表
B.6使用光照和材質
B.7像素操作
B.8紋理映射
B.9特殊效果操作
B.10幀緩存操作
B.11繪制曲線和曲面
B.12查詢函數
附錄CGLU庫函數
C.1繪制NURBS曲線和曲面
C.2繪制二次幾何物體
C.3網格化
C.4坐標變換
C.5多重映射
C.6查詢函數
附錄DGLUT庫函數
D.1初始化和啟動事件處理
D.2窗口管理
D.3重疊層管理
D.4菜單管理
D.5注冊回調函數
D.6顏色索引映射表管理
D.7狀態(tài)檢索
D.8字體繪制
D.9幾何圖形繪制
參考文獻