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第1章 绪论1

1.1 计算机图形学的研究内容1

1.2 计算机图形学发展的历史回顾1

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿3

1.3.1 计算机辅助设计与制造3

1.3.2 可视化4

1.3.3 真实感图形实时绘制与自然景物仿真5

1.3.4 计算机动画6

1.3.5 用户接口7

1.3.6 计算机艺术7

1.4 图形设备8

1.4.1 图形显示设备8

1.4.2 图形处理器12

1.4.3 图形输入设备13

1.5 最新研究成果15

1.5.1 绘制15

1.5.2 几何16

1.5.3 视频17

习题118

第2章 光栅图形学19

2.1 直线段的扫描转换算法19

2.1.1 数值微分法19

2.1.2 中点画线法20

2.1.3 Bresenham算法22

2.2 圆弧的扫描转换算法23

2.2.1 圆的特征23

2.2.2 中点画圆法24

2.3 多边形的扫描转换与区域填充24

2.3.1 多边形的扫描转换25

2.3.2 区域填充算法28

2.4 字符31

2.4.1 点阵字符32

2.4.2 矢量字符32

2.4.3 字符属性32

2.5 裁剪33

2.5.1 直线段裁剪33

2.5.2 多边形裁剪37

2.5.3 字符裁剪40

2.6 反走样40

2.6.1 提高分辨率40

2.6.2 区域采样41

2.6.3 加权区域采样42

2.7 消隐42

2.7.1 消隐的分类43

2.7.2 消除隐藏线43

2.7.3 消除隐藏面45

习题256

第3章 几何造型技术57

3.1 参数曲线和曲面57

3.1.1 曲线曲面的表示57

3.1.2 曲线的基本概念58

3.1.3 插值、拟合和光顺61

3.1.4 参数化62

3.1.5 参数曲线的代数和几何形式63

3.1.6 连续性64

3.1.7 参数曲面的基本概念65

3.2 Bézier曲线与曲面66

3.2.1 Bézier曲线的定义和性质66

3.2.2 Bézier曲线的递推算法69

3.2.3 Bézier曲线的拼接70

3.2.4 Bézier曲线的升阶与降阶71

3.2.5 Bézier曲面72

3.2.6 三边Bézier曲面片74

3.3 B样条曲线与曲面78

3.3.1 B样条的递推定义和性质78

3.3.2 B样条曲线的性质79

3.3.3 de Boor算法80

3.3.4 节点插入算法83

3.3.5 B样条曲面84

3.4 NURBS曲线与曲面84

3.4.1 NURBS曲线的定义85

3.4.2 齐次坐标表示86

3.4.3 权因子的几何意义86

3.4.4 圆锥曲线的NURBS表示87

3.4.5 NURBS曲线的修改87

3.4.6 非均匀有理B样条（NURBS）曲面89

3.5 Coons曲面89

3.5.1 基本概念89

3.5.2 双线性Coons曲面90

3.5.3 双三次Coons曲面91

3.6 形体在计算机内的表示92

3.6.1 引言93

3.6.2 形体表示模型94

3.6.3 形体的边界表示模型99

3.7 求交分类104

3.7.1 求交分类简介104

3.7.2 求交分类策略105

3.7.3 基本的求交算法106

3.8 实体造型系统简介109

3.8.1 Parasolid系统110

3.8.2 ACIS系统112

3.9 三角网格114

3.9.1 三角网格的概念114

3.9.2 三角网格的半边表示115

3.9.3 网格处理概述116

3.9.4 网格简化117

3.9.5 网格细分119

3.9.6 特征敏感网格重剖120

习题3122

第4章 真实感图形学124

4.1 真实图像的生成124

4.2 颜色视觉125

4.2.1 基本概念126

4.2.2 三色学说127

4.2.3 CIE色度图127

4.2.4 常用的颜色模型129

4.3 简单光照明模型131

4.3.1 相关知识132

4.3.2 Phong光照明模型133

4.3.3 增量式光照明模型135

4.3.4 阴影的生成137

4.4 局部光照明模型138

4.4.1 理论基础138

4.4.2 局部光照明模型140

4.5 光透射模型141

4.5.1 透明效果的简单模拟141

4.5.2 Whitted光透射模型142

4.5.3 Hall光透射模型143

4.5.4 简单光反射透射模型144

4.6 纹理及纹理映射145

4.6.1 纹理概述145

4.6.2 二维纹理域的映射146

4.6.3 三维纹理域的映射147

4.6.4 几何纹理147

4.7 整体光照明模型148

4.7.1 光线跟踪算法148

4.7.2 辐射度方法156

4.8 实时真实感图形学技术163

4.8.1 基于图像的绘制技术164

4.8.2 景物模拟165

习题4169

第5章 图形标准170

5.1 OpenGL概述170

5.2 OpenGL程序结构172

5.3 基本几何元素绘制174

5.4 坐标变换182

5.5 光照处理189

5.6 显示列表194

5.7 纹理贴图196

习题5201

附录A 计算机图形学的数学基础202

A.1 矢量运算202

A.2 矩阵运算203

A.3 齐次坐标204

A.4 线性方程组的求解205

附录B 图形的几何变换206

B.1 窗口区到视图区的坐标变换206

B.2 二维图形的几何变换207

B.3 三维图形几何变换209

附录C 形体的投影变换212

C.1 投影变换分类212

C.2 世界坐标与观察坐标212

C.3 正平行投影（三视图）213

C.4 斜平行投影214

C.5 透视投影214

参考文献216