3D計算機圖形學

前言
教學建議
第1章計算機圖形學
　1?1計算機圖形學概述
　1?2計算機圖形學的發(fā)展歷史
　1?3計算機圖形學的應用領(lǐng)域
　　1?3?1計算機輔助設(shè)計 (CAD/CAM)
　　1?3?2科學計算可視化
　　1?3?3圖形化的用戶界面
　　1?3?4電腦游戲
　　1?3?5動畫特效
　　1?3?6地理信息系統(tǒng)
　　1?3?7虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
　　1?3?8計算機藝術(shù)
　1?4計算機圖形設(shè)備與圖形系統(tǒng)
　　1?4?1計算機圖形設(shè)備
　　1?4?2計算機圖形系統(tǒng)
　1?5計算機圖形的最新發(fā)展動向
　本章小結(jié)
　習題
第2章基本圖形生成算法
　2?1圖形光柵化的原理
　2?2直線的光柵化算法
　　2?2?1逐點比較法
　　2?2?2數(shù)值微分法
　　2?2?3中點Bresenham算法
　2?3圓的光柵化算法
　　2?3?1簡單方程法產(chǎn)生圓弧
　　2?3?2Bresenham算法產(chǎn)生圓弧
　2?4其他圖形的光柵化算法
　2?5基本圖元的代碼實現(xiàn)
　　2?5?1基本圖元的C語言實現(xiàn)
　　2?5?2基本圖元的MFC實現(xiàn)
　2?6多邊形填充
　2?7寬圖元
　　2?7?1復制像素畫寬圖元
　　2?7?2移動畫筆畫寬圖元
　本章小結(jié)
　習題
第3章3D圖形中的數(shù)學基礎(chǔ)
　3?1坐標系
　3?2向量
　　3?2?1向量的基本概念
　　3?2?2向量的基本運算
　　3?2?3向量的代碼實現(xiàn)
　3?3矩陣
　　3?3?1矩陣的基本概念
　　3?3?2矩陣的基本運算
　　3?3?3Direct3D中的矩陣
　3?4空間幾何的運算
　　3?4?1幾何形體的表達
　　3?4?2幾何體之間的空間關(guān)系
　本章小結(jié)
　習題
第4章圖形變換
　4?1二維及三維圖形幾何變換
　　4?1?1二維圖形幾何變換
　　4?1?2三維圖形幾何變換
　4?2投影與投影變換
　　4?2?1平行投影
　　4?2?2透視投影
　4?3圖形變換的實現(xiàn)
　　4?3?1Direct3D中的矩陣
　　4?3?2Direct3D中的矩陣變換
　4?4編程實例
　本章小結(jié)
　習題
第5章三維場景繪制基礎(chǔ)
　5?1三維場景繪制流水線
　　5?1?1世界變換
　　5?1?2觀察空間變換
　　5?1?3背面揀選
　　5?1?4光照
　　5?1?5裁剪
　　5?1?6投影
　　5?1?7視口變換
　　5?1?8光柵化
　5?2Direct3D的繪制流程
　　5?2?1創(chuàng)建場景
　　5?2?2繪制場景
　　5?2?3Direct3D繪制流水線
　本章小結(jié)
　習題
第6章真實感圖形光照處理
　6?13D圖形的顏色原理
　　6?1?1顏色的光學性質(zhì)
　　6?1?2CIE色度圖
　　6?1?3顏色空間模型
　6?2光照明模型
　　6?2?1簡單光照明模型
　　6?2?2基于簡單光照明模型的多邊形繪制
　　6?2?3整體光照明模型和光線跟蹤算法
　6?3光照的Direct3D編程實現(xiàn)
　　6?3?1Direct3D顏色定義
　　6?3?2光源
　　6?3?3材
　　6?3?4Direct3D頂點顏色
　本章小結(jié)
　習題
第7章紋理映射技術(shù)
　7?1紋理映射的基本原理
　　7?1?1紋理的基本概念
　　7?1?2紋理映射的概念
　　7?1?3紋理映射中的幾何關(guān)系
　7?2紋理映射的實現(xiàn)過程
　　7?2?1紋理映射的OpenGL實現(xiàn)
　　7?2?2紋理映射的Direct3D實現(xiàn)
　7?3高級紋理映射技術(shù)
　　7?3?1紋理的優(yōu)化處理技術(shù)
　　7?3?2多重紋理映射
　　7?3?3凹凸紋理
　　7?3?4環(huán)境映射技術(shù)
　本章小結(jié)
　習題
第8章場景組織與管理技術(shù)
　8?13D場景組織方式
　　8?1?1場景圖
　　8?1?2基于繪制狀態(tài)的場景管理
　8?2優(yōu)化場景繪制的幾何剖分技術(shù)
　　8?2?1四叉樹
　　8?2?2八叉樹
　　8?2?3BSP樹
　8?3三維場景的快速可見性判斷
　　8?3?1入口技術(shù)
　　8?3?2遮擋剔除
　　8?3?3潛在可見集方法
　8?4LOD加速繪制技術(shù)
　　8?4?1LOD技術(shù)分類
　　8?4?2LOD的主要簡化方法分類
　　8?4?3典型LOD的簡化方法
　本章小結(jié)
　習題
第9章游戲特效繪制技術(shù)
　9?1廣告牌技術(shù)
　9?2粒子系統(tǒng)技術(shù)
　　9?2?1粒子的屬性
　　9?2?2粒子系統(tǒng)的創(chuàng)建
　9?3精靈動畫技術(shù)
　9?5煙、霧、火特效技術(shù)
　　9?5?1粒子系統(tǒng)
　　9?5?2分形幾何
　　9?5?3過程紋理
　　9?5?4細胞自動機
　　9?5?5基于物理的方法
　9?6眩光特效技術(shù)
　　9?6?1太陽及鏡頭光暈的繪制
　　9?6?2光暈淡入淡出效果
　　9?6?3可見性判斷
　本章小結(jié)
　習題
第10章地形繪制技術(shù)
　10?1地形繪制的基本理論
　　10?1?1地形生成
　　10?1?2地表紋理
　　10?1?3地形光照
　　10?1?4地形的霧化效果
　10?2簡單地形的繪制方法
　　10?2?1生成地形高度數(shù)據(jù)
　　10?2?2創(chuàng)建地形網(wǎng)格
　　10?2?3添加紋理
　　10?2?4計算陰影
　　10?2?5添加霧化效果
　10?3高級地形繪制技術(shù)
　　10?3?1地形LOD技術(shù)簡介
　　10?3?2基于GeoMipmapping的地形LOD技術(shù)
　　本章小結(jié)
　習題
第11章陰影繪制技術(shù)
　11?1陰影的基本原理
　11?2平面陰影技術(shù)
　　11?2?1投影矩陣
　　11?2?2模板緩存
　　11?2?3繪制過程
　11?3復雜陰影實現(xiàn)技術(shù)
　　11?3?1陰影圖算法
　　11?3?2陰影體算法
　本章小結(jié)
　習題
第12章碰撞檢測技術(shù)
　12?1碰撞檢測的基本原理
　　12?1?1概念
　　12?1?2碰撞檢測問題描述
　　12?1?3碰撞檢測算法分類
　12?2高級碰撞檢測技術(shù)
　　12?2?1基于圖像空間的碰撞檢測算法
　　12?2?2基于一般表示模型的碰撞檢測算法
　　12?2?3面向可變形體的碰撞檢測算法
　12?3基本碰撞檢測算法實現(xiàn)
　　12?3?1使用邊界框測試碰撞
　　12?3?2使用邊界球測試碰撞
　12?4示例程序
　　12?4?1邊界框碰撞
　　12?4?2邊界球碰撞
　本章小結(jié)
　習題
第13章計算機動畫技術(shù)
　13?1計算機動畫概述
　13?2計算機三維動畫過程
　13?3關(guān)鍵幀動畫
　13?4過程動畫
　　13?4?1三維紋理映射與過程紋理
　　13?4?2L系統(tǒng)
　　13?4?3傅里葉合成技術(shù)
　13?5變形動畫
　13?6基于物理模型的動畫
　　13?6?1剛體動力學模擬
　　13?6?2彈性變形體模擬
　　13?6?3流體模擬
　13?7人體和關(guān)節(jié)動畫
　　13?7?1人體骨架模型
　　13?7?2運動學方法
　　13?7?3動力學方法
　　13?7?4基于運動捕獲的方法
　本章小結(jié)
　習題
第14章GPU硬件加速技術(shù)
　14?1GPU硬件加速的原理
　14?2GPU與CPU比較
　14?3HLSL著色器
　　14?3?1HLSL簡介
　　14?3?2HLSL的數(shù)據(jù)類型
　　14?3?3編寫HLSL著色器代碼
　　14?3?4在Direct3D程序中加載
　　14?3?5HLSL的Effect框架
　　14?3?6基于HLSL的光照效果程序
　14?4GLSL著色器
　　14?4?1GLSL數(shù)據(jù)類型
　　14?4?2GLSL的輸入輸出
　　14?4?3頂點著色器與片段著色器操作
　　14?4?4GLSL光照示例程序
　本章小結(jié)
　習題
附錄A圖形開發(fā)庫Direct3D編程入門
附錄BOpenGL簡介
參考文獻