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第1章 计算机图形系统1

1.1 绪论1

1.1.1 计算机图形学概况1

1.1.2 计算机图形学的主要应用领域2

1.1.3 计算机图形学与计算机辅助设计3

1.2 计算机图形系统4

1.2.1 计算机图形系统的功能与组成4

1.2.2 图形设备6

1.2.3 图形软件11

第2章 图形程序13

2.1 图案程序13

2.1.1 金刚石图案13

2.1.2 肾形图案14

2.1.3 海绵图案15

2.2 通用图形程序17

2.2.1 构造功能模块的基本原则17

2.2.2 图形程序17

2.2.3 以外接圆圆心定位的正多边形19

2.2.4 螺旋图案20

2.3 典型绘图方法22

2.3.1 参数法绘图23

2.3.2 子图形拼接法绘图25

2.4 动画程序28

2.4.1 用重画技术设计动画程序28

2.4.2 利用多图形页功能设计动画程序30

2.4.3 用位图像函数设计动画程序32

第3章 图形数据结构35

3.1 图形数据结构概述35

3.2.1 线性表36

3.2 线性列表结构36

3.2.2 线性表的运算37

3.2.3 栈结构38

3.3 链表结构38

3.3.1 单向链表39

3.3.2 循环链表40

3.3.3 多重链表41

3.4 树形结构简介41

3.4.1 树的基本概念42

3.4.2 二叉树43

3.4.3 二叉排序树45

3.5 排序及查找46

3.5.1 排序的基本概念46

3.5.2 排序的方法47

3.5.3 查找48

第4章 图形变换50

4.1 图形变换的基本原理50

4.2 二维图形的变换51

4.2.1 二维基本变换51

4.2.2 二维组合变换55

4.3 三维图形的变换58

4.3.1 三维变换矩阵58

4.3.2 三维图形的基本变换59

4.3.3 三维组合变换62

4.4 三维投影变换64

4.4.1 三视图64

4.4.2 正轴测投影图65

4.4.3 透视投影图66

4.5.1 视向变换69

4.5 任意视点透视变换69

4.5.2 透视变换72

第5章 图形算法74

5.1 基本运算74

5.1.1 交点计算74

5.1.2 关系判别76

5.1.3 窗口运算78

5.2 基本图形生成算法79

5.2.1 直线的生成算法80

5.2.2 圆弧的生成算法84

5.3 填充算法88

5.3.1 剖面线算法88

5.3.2 填充算法91

5.4 直线段裁剪算法92

5.4.1 直线段和窗口的关系92

5.4.2 代码裁剪算法93

5.4.3 矢量裁剪算法95

5.4.4 中点再分裁剪算法96

5.5.1 多边形的裁剪算法97

5.5 多边形运算97

5.5.2 多边形运算100

第6章 曲线曲面104

6.1 常见二次曲线的绘制104

6.1.1 绘制曲线的基本方法104

6.1.2 椭圆绘图程序分析105

6.2 抛物样条曲线107

6.2.1 曲线生成的原理107

6.2.2 曲线的讨论109

6.2.3 曲线程序110

6.3 三次参数样条曲线111

6.3.1 曲线生成的原理111

6.3.2 三次参数样条曲线的表达式113

6.3.3 解题过程115

6.4 Bézier曲线和B样条曲线116

6.4.1 Bézier曲线117

6.4.2 B样条曲线119

6.5 Bézier曲面和B样条曲面124

6.5.1 Bézier曲面124

6.5.2 B样条曲面126

6.6 实验曲线的绘制方法127

6.6.1 最小二乘法127

6.6.2 用最小二乘法拟合直线128

6.6.3 拟合多项式曲线128

第7章 几何造型131

7.1 几何形体在计算机内的表示131

7.1.1 几何元素的定义131

7.1.2 形体的模型132

7.1.3 常用的形体表示方法134

7.2 集合运算136

7.2.1 正则形体和有效实体136

7.2.2 求交运算138

7.3 其他造型方法140

7.3.1 特征造型140

7.3.2 分形造型140

7.4 AutoCAD的实体造型功能143

7.4.1 用户界面143

7.4.2 三维模型的显示145

7.4.3 实体造型148

7.4.4 实体的有效性检查158

第8章 三维真实感图形159

8.1 概述159

8.1.1 真实感图形的概念159

8.1.2 平面方程及法向量160

8.2 凸面体的消隐方法161

8.2.1 平面体表面法向量与可见性的关系161

8.2.2 凸多面体隐线的消去方法162

8.3.1 算法思想及流程163

8.3 任意平面体的消隐算法163

8.3.2 曲面体的消隐方法164

8.4 隐藏面算法165

8.4.1 深度缓冲器算法165

8.4.2 扫描线算法166

8.4.3 面积相关算法167

8.5 光照效应168

8.5.1 明暗模型168

8.5.2 多面体的明暗模型171

8.5.3 阴影产生172

第9章 计算机动画174

9.1 3DS MAX的用户界面174

9.1.1 下拉式菜单栏175

9.1.2 工具条178

9.1.3 命令面板178

9.1.4 视图区180

9.2 建模方法182

9.2.1 基本体素的建立182

9.2.2 形的创建185

9.2.3 复杂实体187

9.3 动画制作192

9.3.1 关键帧动画193

9.3.2 路径动画193

9.3.3 文字动画196

9.3.4 简单的变形动画197

附录A 练习题200

附录B C语言图形函数206

参考文献215