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第1章 计算机图形学综述1

1.1 图和表1

1.2 计算机辅助设计3

1.3 虚拟现实环境8

1.4 数据可视化10

1.5 教学与培训15

1.6 计算机艺术17

1.7 娱乐21

1.8 图像处理23

1.9 图形用户界面24

1.10 小结25

参考文献25

第2章 图形系统概述26

2.1 视频显示设备26

2.2 光栅扫描系统39

2.3 图形工作站和观察系统42

2.4 输入设备44

2.5 硬拷贝设备51

2.6 图形网络53

2.7 因特网上的图形53

2.8 图形软件53

2.9 OpenGL简介56

2.10 小结62

参考文献63

练习题63

第3章 输出图元65

3.1 坐标系统65

3.2 OpenGL中指定二维世界坐标系统66

3.3 OpenGL画点函数67

3.4 OpenGL画线函数69

3.5 画线算法70

3.6 并行画线算法77

3.7 帧缓存值的装载79

3.8 OpenGL曲线函数80

3.9 圆生成算法80

3.10 椭圆生成算法86

3.11 其他曲线94

3.12 并行曲线算法97

3.13 像素编址和对象的几何要素97

3.14 填充区图元100

3.15 多边形填充区100

3.16 OpenGL多边形填充区函数109

3.17 OpenGL顶点数组114

3.18 像素阵列图元117

3.19 OpenGL像素阵列函数117

3.20 字符图元120

3.21 OpenGL字符函数122

3.22 图形分割123

3.23 OpenGL显示列表123

3.24 OpenGL显示窗口重定形函数125

3.25 小结128

示例程序130

参考文献138

练习题138

第4章 图元的属性141

4.1 OpenGL状态变量141

4.2 颜色和灰度141

4.3 OpenGL颜色函数143

4.4 点的属性147

4.5 线的属性148

4.6 曲线属性151

4.7 OpenGL点属性函数153

4.8 OpenGL线属性函数154

4.9 填充区属性156

4.10 通用扫描线填充算法159

4.11 凸多边形的扫描线填充163

4.12 曲线边界区域的扫描线填充163

4.13 不规则边界区域的填充方法163

4.14 OpenGL填充区属性函数167

4.15 字符属性171

4.16 OpenGL字符属性函数175

4.17 反走样175

4.18 OpenGL反走样函数182

4.19 OpenGL查询函数182

4.20 OpenGL属性组183

4.21 小结183

参考文献185

练习题185

第5章 几何变换188

5.1 基本的二维几何变换188

5.2 矩阵表示和齐次坐标194

5.3 逆变换196

5.4 二维复合变换196

5.5 其他二维变换207

5.6 几何变换的光栅方法212

5.7 OpenGL光栅变换213

5.8 二维坐标系间的变换214

5.9 三维空间的几何变换216

5.10 三维平移216

5.11 三维旋转218

5.12 三维缩放229

5.13 三维复合变换231

5.14 其他三维变换234

5.15 三维坐标系间的变换235

5.16 仿射变换236

5.17 OpenGL几何变换函数236

5.18 小结242

参考文献243

练习题243

第6章 二维观察246

6.1 二维观察流水线246

6.2 裁剪窗口247

6.3 规范化和视口变换249

6.4 OpenGL二维观察函数253

6.5 裁剪算法259

6.6 二维点裁剪260

6.7 二维线裁剪260

6.8 多边形填充区裁剪271

6.9 曲线的裁剪279

6.10 文字的裁剪280

6.11 小结281

参考文献283

练习题283

第7章 三维观察285

7.1 三维观察概念综述285

7.2 三维观察流水线288

7.3 三维观察坐标系参数290

7.4 世界坐标系到观察坐标系的变换294

7.5 投影变换294

7.6 正投影295

7.7 斜投影299

7.8 透视投影304

7.9 视口变换和三维屏幕坐标系315

7.10 OpenGL三维观察函数316

7.11 三维裁剪算法321

7.12 OpenGL任选裁剪平面327

7.13 小结328

参考文献328

练习题329

第8章 三维对象的表示330

8.1 多面体330

8.2 OpenGL多面体函数330

8.3 曲面333

8.4 二次曲面334

8.5 超二次曲面336

8.6 OpenGL二次曲面和三次曲面函数337

8.7 柔性对象342

8.8 样条表示343

8.9 三次样条插值方法348

8.10 Bézier样条曲线355

8.11 Bézier曲面362

8.12 B样条曲线364

8.13 B样条曲面372

8.14 beta样条372

8.15 有理样条373

8.16 样条表示之间的转换375

8.17 样条曲线和曲面的显示377

8.18 OpenGL的逼近样条函数380

8.19 扫描表示法389

8.20 结构实体几何法390

8.21 八叉树392

8.22 BSP树394

8.23 分形几何方法394

8.24 形状语法和其他过程方法417

8.25 粒子系统418

8.26 基于物理的方法419

8.27 数据集可视化421

8.28 小结426

参考文献428

练习题429

第9章 可见面判别算法431

9.1 可见面判别算法的分类431

9.2 后向面判别431

9.3 深度缓存算法432

9.4 A缓存算法435

9.5 扫描线算法436

9.6 深度排序算法437

9.7 BSP树算法440

9.8 区域细分算法440

9.9 八叉树算法442

9.10 光线投射算法443

9.11 可见性检测算法的比较444

9.12 曲面444

9.13 线框可见性算法446

9.14 OpenGL可见性检查函数447

9.15 小结449

参考文献450

练习题450

第10章 光照模型与面绘制算法452

10.1 光源452

10.2 表面光照效果456

10.3 基本光照模型457

10.4 透明表面466

10.5 雾气效果469

10.6 阴影469

10.7 照相机参数470

10.8 光强度显示470

10.9 半色调模式和抖动技术473

10.10 多边形绘制算法478

10.11 光线跟踪方法482

10.12 辐射度光照模型496

10.13 环境映射501

10.14 光子映射502

10.15 添加表面细节502

10.16 用多边形模拟表面细节504

10.17 纹理映射504

10.18 凹凸映射508

10.19 帧映射509

10.20 OpenGL光照和表面绘制函数510

10.21 OpenGL纹理函数517

10.22 小结527

参考文献529

练习题530

第11章 图形用户界面和交互输入方法532

11.1 图形数据的输入532

11.2 输入设备的逻辑分类532

11.3 图形数据的输入功能536

11.4 交互式构图技术537

11.5 虚拟现实环境540

11.6 OpenGL支持交互式输入设备的函数540

11.7 OpenGL的菜单功能555

11.8 图形用户界面的设计561

11.9 小结563

参考文献564

练习题565

第12章 颜色模型和颜色应用567

12.1 光的特性567

12.2 颜色模型569

12.3 标准基色和色度图570

12.4 RGB颜色模型573

12.5 YIQ颜色模型574

12.6 CMY和CMYK颜色模型575

12.7 HSV颜色模型576

12.8 HLS颜色模型580

12.9 颜色选择及其应用581

12.10 小结581

参考文献582

练习题582

第13章 计算机动画583

13.1 计算机动画的光栅方法583

13.2 动画序列的设计584

13.3 传统动画技术585

13.4 通用计算机动画功能586

13.5 计算机动画语言586

13.6 关键帧系统587

13.7 运动的描述592

13.8 关节链形体动画593

13.9 周期性运动595

13.10 OpenGL动画子程序595

13.11 小结598

参考文献599

练习题599

第14章 层次建模601

14.1 基本建模概念601

14.2 建模软件包603

14.3 通用层次建模方法604

14.4 使用OpenGL显示列表的层次建模607

14.5 小结607

参考文献607

练习题607

第15章 图形文件格式609

15.1 图像文件结构609

15.2 降色方法610

15.3 文件压缩技术611

15.4 主流文件格式的结构616

15.5 小结620

参考文献621

练习题621

附录A 计算机图形学的数学基础623

参考文献656

索引668