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学习目的与要求1

1.1 计算机图形学的概念1

1.1.1　计算机图形学的定义1

第一章 绪论1

1.1.2　计算机图形学研究的内容2

1.1.3　计算机图形学与其他相关学科的关系2

1.2 计算机图形学的发展概况3

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿5

1.3.1　计算机图形学的应用5

1.3.2　计算机图形学的研究课题6

小结8

习题一9

2.1 计算机图形系统的组成10

2.1.1　图形系统的体系结构10

学习目的与要求10

第二章　计算机图形系统10

2.1.2　图形系统的基本功能11

2.2　计算机图形显示处理器12

2.3　计算机图形输入设备13

2.3.1　一般输入设备13

2.3.2　特殊输入设备18

2.4　计算机图形输出设备20

2.4.1　图形显示设备21

2.4.2　显示器性能参数29

2.4.3　图形硬拷贝设备30

2.5 计算机图形系统的软件34

2.5.1 图形系统软件的分类34

2.5.2　图形软件设计的基本方法35

2.6 计算机图形系统标准36

2.6.1　计算机图形标准体系36

2.6.2　图形核心系统GKS与GKS-3D38

2.6.3　程序员层次交互式图形系统PHIGS41

2.6.4　计算机图形元文件标准CGM42

2.6.5　计算机图形接口标准CGI45

2.6.6　基本图形交换规范IGES46

2.6.7　产品模型数据交换标准STEP47

2.6.8　DXF数据接口51

2.6.9　三维图形工业标准OpenGL55

小结59

习题二59

第三章 基于MFC的图形编程基础61

学习目的与要求61

3.1 图形开发工具VC6.0介绍61

3.1.1 面向对象技术和Windows程序特点61

3.1.2　VC6.0的集成开发环境72

3.1.3　控制台程序和Windows GUI程序74

3.2 图形设备接口GDI84

3.2.1　设备环境84

3.2.2　CDC类85

3.2.3　GDI对象86

3.3　Windows映射模式90

3.3.1　设备坐标与逻辑坐标90

3.3.2　Windows映射模式的定义与设置91

3.3.3　窗口与视口92

3.3.4　绘图模式的设置94

3.4 绘制图形函数95

3.4.1　OnDraw成员函数95

3.4.2　鼠标消息处理95

3.4.3　MFC基本绘图函数100

3.4.4　基于MFC的绘图应用程序设计实例103

小结109

习题三109

第四章 交互绘图技术111

学习目的与要求111

4.1 交互式绘图系统111

4.1.1　交互式绘图系统的组成112

4.1.2　交互式绘图系统的交互任务113

4.1.3　交互式绘图系统的设计原则117

4.2 交互式绘图的交互技术119

4.2.1　构图技术119

4.2.2　拾取技术124

4.2.3　菜单技术125

4.2.4　反馈技术129

4.3 逻辑输入设备与输入处理129

4.3.1　逻辑输入设备132

4.3.2　请求输入方式134

4.3.3　采样输入方式135

4.3.4　事件输入方式136

4.3.5　输入方式的混合使用138

4.4 交互式绘图系统的构造方法138

4.4.1　界面布置138

4.4.2　交互式工作方式139

4.4.3　交互式用户接口的实现141

习题四142

小结142

第五章　二维基本图形的生成及裁剪144

学习目的与要求144

5.1 直线的生成算法144

5.1.1　数值微分算法145

5.1.2　中点画线法147

5.1.3　Bresenham画线算法148

5.1.4　几种算法的比较151

5.2 圆的生成算法151

5.2.1　直角坐标法152

5.2.2　中点画圆法154

5.2.3　圆的Bresenham算法157

5.2.4　椭圆扫描转换中点算法159

5.3 区域填充算法159

5.3.1 区域的表示和类型159

5.3.3　边界填充算法161

5.3.2　种子填充算法161

5.3.4　扫描线多边形填充算法162

5.3.5　边相关扫描线填充算法166

5.4 线宽与线型的处理168

5.4.1　线宽的处理168

5.4.2　线型的处理170

5.5 字符的生成170

5.5.1　点阵字符171

5.5.2　矢量字符172

5.5.3　字符属性173

5.6 图形裁剪174

5.6.1　点裁剪174

5.6.2　直线段裁剪174

5.6.3　多边形裁剪183

5.6.4　字符裁剪189

5.7.2　反走样方法191

5.7.1　光栅图形走样现象及原因191

5.7 图形反走样技术191

5.7.3　提高分辨率法192

5.7.4　反走样线段法192

5.7.5　简单的区域反走样算法193

5.7.6　加权区域反走样算法194

小结195

习题五195

第六章 图形变换与输出196

学习目的与要求196

6.1 图形变换的数学基础196

6.1.1　矢量196

6.1.2　矩阵197

6.1.3　线性方程组的求解198

6.2　二维几何变换199

6.2.1　基本几何变换199

6.2.2　齐次坐标与二维几何变换的矩阵表示200

6.2.3　其他变换201

6.2.4　复合变换及变换的模式203

6.3 坐标系及其变换206

6.3.1　坐标系统206

6.3.2　二维图形的显示流程207

6.3.3　二维观察变换208

6.3.4　坐标系间的变换209

6.4　三维几何变换210

6.4.1　平移变换210

6.4.2　缩放变换210

6.4.3　旋转变换210

6.4.4　对称变换213

6.4.5　错切变换214

6.4.6　三维坐标系间的变换214

6.5 投影变换215

6.5.1　平面几何投影215

6.5.2　平行投影216

6.5.3　透视投影219

6.5.4　三维图形显示流程220

6.5.5　三维观察变换221

小结229

习题六229

第七章 曲线与曲面231

学习目的与要求231

7.1 曲线、曲面参数表示的基础知识231

7.1.1　非参数表示和参数表示231

7.1.2　参数表示的基本特征232

7.1.3　曲线、曲面的有关几何定义233

7.1.4　曲线段之间的连续性235

7.2　常用参数曲线236

7.2.1　一般规则空间曲线236

7.2.2　参数多项式曲线237

7.2.3　Bezier曲线240

7.2.4　B样条曲线246

7.3.1　函数曲面251

7.3 参数曲面251

7.3.2　旋转曲面252

7.3.3　参数多项式曲面253

7.4 常用曲面254

7.4.1　双线性曲面254

7.4.2　Bezier曲面254

7.4.3　B样条曲面255

7.4.4　Coons曲面256

小结257

习题七258

第八章　几何造型技术259

学习目的与要求259

8.1 实体模型的表示259

8.1.1 分解表示261

8.1.2　构造表示262

8.1.3　边界表示264

8.1.4　形体的边界表示模型266

8.2　求交分类271

8.2.1　求交分类策略271

8.2.2　基本的求交算法271

8.3 非传统造型技术274

8.3.1　分形几何基本概念274

8.3.2　分形造型对模型的基本要求276

8.3.3　分形造型的常用模型276

小结278

习题八279

第九章　消隐技术280

学习目的与要求280

9.1 基本概念280

9.1.1 消隐的定义280

9.1.2　消隐的分类280

9.1.3　消隐算法的基本原则281

9.2.2　深度优先级表的建立284

9.2 画家算法284

9.2.1　算法的基本思想284

9.3 Z缓冲区算法285

9.3.1　算法的基本思想285

9.3.2　算法的描述286

9.3.3　算法的改进288

9.4　扫描线Z缓冲区算法288

9.4.1　算法的基本思想288

9.4.2　算法的描述289

9.5　光线追踪算法293

9.5.1　算法的基本思想293

9.5.2　算法的描述293

小结294

习题九294

学习目的与要求296

10.1 光照模型296

第十章 真实感图形生成技术296

10.1.1　基本光学原理297

10.1.2　环境光298

10.1.3　漫反射光298

10.1.4　镜面反射光和冯反射模型299

10.2 明暗处理方法301

10.2.1　双线性光强插值302

10.2.2　双线性法向插值304

10.3 纹理处理方法305

10.3.1　二维纹理域的映射306

10.3.2　三维纹理域的映射308

10.3.3　几何纹理308

10.4　光线跟踪处理310

10.4.1　基本光线跟踪算法310

10.4.2　光线与物体的求交计算313

10.4.3　光线跟踪算法的加速315

10.5.1　颜色的概念317

10.5 颜色处理317

10.5.2　CIE色度图320

10.5.3　常用颜色模型323

小结327

习题十327

11.1 计算机动画概述328

11.1.1　计算机动画的历史与现状328

学习目的与要求328

第十一章　计算机动画技术328

11.1.2　计算机动画的应用领域330

11.2　计算机动画的分类和原理331

11.2.1 计算机动画的分类331

11.2.2　计算机动画的原理332

11.3 计算机动画的控制和生成335

11.3.1 画－擦－画方法335

11.3.2　异或运算法335

11.3.4　多页面切换动画方法336

11.3.3　块动画法336

11.3.5　物体变形技术337

11.3.6　关键帧动画技术338

11.3.7　函数式动画技术338

11.4　常见动画文件格式339

11.4.1　GIF格式339

11.4.2　AVI格式339

11.4.3　SWF格式340

11.4.4　FLI/FLC格式340

11.4.5　MOV格式340

11.5 常用的动画软件简介341

11.5.1　常用的二维动画软件341

11.5.2　常用的三维动画软件342

小结347

习题十一347

参考文献348