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第1章　概述1

1.1　计算机图形学的概念与研究内容1

1.1.1　图形的概念1

1.1.2　计算机图形学的研究内容2

1.2　计算机图形学的应用2

第2章　计算机图形系统及硬件基础5

2.1　概述5

2.1.1　计算机系统中的图形设备5

2.1.2　图形系统的基本功能5

2.2.1　CRT显示器7

2.2　图形显示设备7

2.2.2　液晶显示器16

2.2.3　等离子显示器19

2.2.4　三种显示技术的比较20

2.3　图形绘制设备20

2.3.1　喷墨打印机21

2.3.2　笔式绘图机21

2.3.3　激光打印机23

2.4　图形输入设备24

2.4.1　键盘24

2.4.2　鼠标24

2.4.4　数字化仪25

2.4.3　光笔25

2.4.5　手写输入板26

2.4.6　图形扫描仪27

2.4.7　触摸屏28

2.4.8　新的输入设备28

习题29

第3章　基本光栅图形算法30

3.1　用Java语言绘图30

3.1.1　用Java小程序绘图30

3.1.2　用Java应用程序绘图32

3.2.1　基本增量算法34

3.2　直线的扫描转换34

3.2.2　Bresenham算法36

3.3　圆的扫描转换38

3.3.1　正负法38

3.3.2　Bresenham算法40

3.3.3　圆的多边形迫近法42

3.4　多边形的扫描转换43

3.4.1　多边形的扫描转换43

3.4.2　扫描线算法43

3.4.3　边缘填充算法47

3.4.4　边界标志算法48

3.5.1　区域的表示和类型51

3.5　区域填充51

3.5.2　递归算法53

3.5.3　扫描线种子填充算法53

3.6　字符的生成56

3.6.1　点阵式字符56

3.6.2　轮廓式字符57

3.7　光栅图形的反走样算法57

3.7.1　光栅图形的走样现象57

3.7.2　提高分辨率的反走样算法58

3.7.3　区域采样的反走样算法58

习题60

3.7.4　加权区域采样的反走样算法60

第4章　变换和裁剪61

4.1　变换的数学基础61

4.1.1　点和距离61

4.1.2　矢量61

4.1.3　矩阵63

4.2　图形显示中的基本概念65

4.3　几何变换66

4.3.1　基本变换67

4.3.2　齐次坐标与变换的矩阵表示70

4.3.3　变换的模式71

4.4.1 Sutherland-Cohen算法73

4.4　裁剪73

4.4.2　Cyrus-Beck算法和梁友栋-Barsky算法76

4.4.3　多边形裁剪80

4.4.4　字符裁剪82

习题82

第5章　三维空间的观察84

5.1　投影84

5.1.1　透视投影85

5.1.2　平行投影86

5.1.3　任意坐标系到观察坐标系中的变换87

5.2　视见体到规范视见体的变换90

5.2.1　平行投影视见体的规范化91

5.2.2　透视投影视见体的规范化93

5.3　用三维规范体裁剪94

5.4　窗口到视口的变换95

5.5　连续变换的处理96

5.6　Java3D图形变换97

5.6.1　Java3D中的图形变换97

5.6.2　Java3D中的图形变换应用实例98

习题102

6.1　基本交互任务103

第6章　人机交互绘图技术103

6.2.1　几何约束106

6.2　常见辅助交互技术106

6.2.2　拖拽107

6.2.3　在三视图上进行三维输入108

6.3　人机交互输入模式108

6.3.1 请求模式109

6.3.2　样本模式109

6.3.3　事件模式109

6.3.4　输入方式的混合使用110

6.4　人机交互新技术110

6.4.2　新的交互技术111

6.4.1　新的界面技术——多通道用户界面111

6.5　人机交互的发展趋势115

6.6　交互技术应用举例116

习题120

第7章　可见面的判定121

7.1　可见面判断的有效技术121

7.1.1　边界盒122

7.1.2　后向面消除123

7.1.3　投影规范化124

7.2　区域细分算法125

7.2.1　基于窗口的细分算法126

7.2.2　基于多边形的细分算法127

7.3　八叉树算法128

7.4　z缓冲器算法和扫描线算法129

7.5　深度排序算法132

7.6　光线投射算法134

习题135

第8章　颜色和简单光照明模型136

8.1　颜色137

8.1.1　颜色的特性137

8.1.2　颜色模型138

8.2.1　光源与材质143

8.2　简单光照明模型143

8.2.2　简单光照明模型144

8.3　光滑明暗处理技术148

8.3.1　Gouraud明暗处理技术149

8.3.2　Phong明暗处理技术150

8.4　Java3D环境下的光照明模型152

8.4.1　Java3D中的颜色设置及明暗模型152

8.4.2　Java3D中的光源与材质153

8.4.3　Java3D应用举例155

习题161

9.1.1　曲线的表示162

第9章 曲线曲面的表示162

9.1　曲线曲面的基础知识162

9.1.2　参数曲线的多项式表示164

9.1.3　参数曲线的位置矢量、切矢量、弧长、曲率和法矢量166

9.1.4　参数曲面及其切平面和法矢量168

9.1.5　参数连续性和几何连续性168

9.2　Bézier曲线170

9.2.1　Bézier曲线的定义170

9.2.2　Bézier曲线的性质171

9.2.3　Bézier曲线的几何作图174

9.2.4　Bézier曲线的拼接175

9.3　双三次Bézier曲面176

9.3.1　双三次Bézier曲面的定义176

9.3.2　双三次Bézier曲面的性质176

9.3.3　双三次Bézier曲面的拼接177

9.3.4　实例178

9.4　B样条曲线曲面179

9.4.1　B样条基函数的定义和性质179

9.4.2　三次B样条曲线的定义和性质181

9.4.3　三次均匀B样条曲线183

9.4.4　三次B样条曲线的计算185

9.4.5　实例186

9.4.6　双三次B样条曲面的定义和性质188

9.5　Coons曲面188

9.5.1 双线性Coons曲面188

9.5.2　双三次Coons曲面189

9.5.3　实例191

习题192

第10章　三维几何造型193

10.1　体素构造表示（CSG树表示）193

10.1.1　正则集合193

10.1.3　物体的CSG树表示194

10.1.2　物体间的正则集合运算194

10.2　边界表示法196

10.2.1　物体的边界表示196

10.2.2　Sweep运算198

10.2.3　局部运算200

10.2.4　集合运算201

10.3　空间分割表示204

10.3.1　单元分解表示（Cell Decomposition）204

10.3.2　八叉树表示205

习题206

参考文献207