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目录1

第1章 计算机图形学概述1

1.1 计算机图形学及其研究内容1

1.1.1 计算机图形学1

1.1.2 计算机图形学的主要研究内容5

1.2 计算机图形学的相关领域和学科7

1.3 计算机图形学的发展8

1.3.1 计算机图形学的发展简史8

1.3.2 硬件设备的发展9

1.3.3 图形软件的发展及软件标准的形成10

1.4 计算机图形学的主要应用领域11

1.5 计算机图形学当前的研究动态20

1.5.1 真实感图形显示20

1.5.2 人机交互技术22

1.5.3 计算机动画22

1.5.4 与计算机网络技术的结合24

1.5.5 科学计算可视化24

1.5.6 虚拟现实26

1.5.7 地理信息系统27

1.5.8 并行图形处理28

1.5.9 图形图像技术的融合28

习题28

2.1 交互式图形系统及其组成30

第2章 交互式图形系统30

2.2 图形输入／输出设备31

2.2.1 图形输入设备31

2.2.2 图形绘制设备37

2.3 图形显示设备38

2.3.1 阴极射线管（CRT）38

2.3.2 彩色CRT39

2.3.3 随机扫描式图形显示器41

2.3.4 光栅扫描式图形显示器41

2.3.5 液晶显示器43

2.3.6 显示适配器45

习题46

第3章 基本图形元素生成算法47

3.1 直线的扫描转换47

3.1.1 DDA算法47

3.1.2 中点画线法48

3.1.3 Bresenham算法50

3.2 圆和椭圆的扫描转换51

3.2.1 圆的扫描转换51

3.2.2 椭圆的扫描转换56

3.3 区域填充58

3.3.1 多边形区域填充58

3.3.2 边填充算法61

3.3.3 种子填充算法62

3.4.1 字符生成的方法64

3.4 字符的生成64

3.4.2 点阵字符65

3.5 图形裁剪67

3.5.1 直线段裁剪67

3.5.2 多边形裁剪72

3.6 属性控制73

3.6.1 线型与线宽73

3.6.2 字符属性75

3.6.3 区域填充属性75

3.7 反走样76

3.7.1 过取样76

3.7.2 简单的区域取样77

3.7.3 加权区域取样78

习题81

第4章 曲线和曲面82

4.1 曲线和曲面的基础知识82

4.1.1 曲线及其参数表示82

4.1.2 曲面及其参数表示89

4.2 常用参数曲线93

4.2.1 Bezier曲线93

42.2 B样条曲线99

4.2.3 其它曲线106

4.3 常用参数曲面108

4.3.1 Coons曲面108

4.3.2 Bézier曲面109

4.3.3 B样条曲面110

4.3.4 非均匀有理B样条（NURBS）曲面110

习题112

第5章 图形变换113

5.1 图形变换基础114

5.1.1 齐次坐标114

5.1.2 坐标系117

5.2 二维图形变换119

5.2.1 二维图形几何变换的矩阵119

5.2.2 二维图形的基本几何变换120

5.2.3 平面图形的复合变换（级联变换）126

5.2.4 平面图形变换举例127

5.3 三维图形变换128

5.3.1 三维平移变换128

5.3.2 三维比例变换129

5.3.3 三维反射变换131

5.3.4 三维错切变换132

5.3.5 三维旋转变换133

5.3.6 三维复合变换135

5.3.7 三维图形变换程序实例137

5.4 窗口—视区变换138

5.4.1 基本概念138

5.4.2 窗口—视区变换139

5.4.3 窗口—规格化设备坐标—视区变换142

5.4.4 窗口到视区的变换过程143

5.5.1 投影变换及其分类144

5.5 正投影三视图变换144

5.5.2 三视图变换145

5.5.3 三视图变换的实例147

5.6 轴测投影变换148

5.6.1 正轴测投影148

5.6.2 斜轴测投影150

5.7 透视投影与视图变换151

5.7.1 透视投影151

5.7.2 视图变换154

5.7.3 视图变换举例161

5.8.1 圆锥曲线的几何变换164

5.8 参数图形的几何变换164

5.8.2 参数曲线、曲面的几何变换165

5.9 图形变换实例168

习题171

第6章 几何造型174

6.1 形体在计算机中的表示174

6.1.1 几何模型174

6.1.2 形体表示176

6.2 边界表示180

6.2.1 三维形体的曲面模型180

6.2.2 形体的边界表示180

6.2.3 欧拉操作182

6.2.4 集合运算183

6.3 其它造型方法185

6.3.1 参数化造型185

6.3.2 特征造型187

6.3.3 分数维（Fraetal）造型188

6.3.4 粒子系统189

6.3.5 从二维正投影图构造三维形体189

习题190

第7章 立体真实感图形191

7.1 消除隐藏线191

7.1.1 概述191

7.1.2 凸多面体的隐藏线消除192

7.1.3 凹多面体的隐藏线消除196

7.2 消除隐藏面197

7.2.1 画家算法197

7.2.2 Z缓冲区（Z-Buffer）算法199

7.2.3 扫描线Z-Buffer算法203

7.2.4 区间扫描线算法205

7.2.5 区域采样（Warnock）算法206

7.2.6 光线投射算法208

7.3 光照明模型209

7.3.1 光照明模型的基础知识209

7.3.2 Phong光照明模型210

7.3.3 增量式光照明模型212

＊7.3.4 局部光照明模型214

＊7.3.5 光透射模型217

＊7.4 颜色模型221

7.4.1 色度图221

7.4.2 常用的颜色模型225

7.4.3 颜色的选择插值和复制230

＊7.5 纹理232

7.5.1 纹理的定义232

7.5.2 纹理映射232

7.6 科学计算可视化234

7.6.1 数据场235

7.6.2 体绘制技术的基本原理235

7.6.3 以图像空间为序的体绘制算法236

习题237

第8章 交互技术与用户接口238

8.1 计算机图形软件标准化238

8.1.1 图形软件标准238

8.1.2 常用图形软件标准简介240

8.2 用户接口243

8.2.1 交互式图形系统的逻辑构成243

8.2.2 用户接口的常用形式及其设计原则244

8.3 交互任务和交互技术248

8.3.1 交互任务248

8.3.2 交互技术249

8.4.1 OpenGL基础255

8.4 交互式图形程序库OpenGL255

8.4.2 利用OpenGL绘制基本几何对象258

8.4.3 基于OpenGL真实感图形生成技术简介260

8.5 构造一个简单的交互式图形系统265

8.5.1 交互式图形系统的设计原则265

8.5.2 交互式图形系统的功能266

8.5.3 面向对象的程序设计方法266

习题267

第9章 简单交互式图形系统的设计与实现268

9.1 系统简介268

9.1.1 系统用户界面268

9.2.1 图形编程的基础知识269

9.2 系统设计与实现269

9.1.2 系统结构269

9.2.2 程序设计270

习题280

附录 用VC＋＋开发交互式图形系统281

一、概述281

二、Visual C＋＋6.0用户界面281

三、框架和文档—视图结构282

四、编程基本流程284

五、绘图285

习题288

参考文献289