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目录1

第1章 绪论1

1.1 计算机图形学的发展历史1

1.1.1 起源1

1.1.2 计算机图形学硬件设备的发展2

1.1.3 计算机图形学算法研究的发展3

1.2 计算机图形学的研究内容5

1.3 计算机图形学的应用领域5

习题7

2.1.1 计算机图形外部设备8

2.1 计算机图形系统概述8

第2章 计算机图形系统8

2.1.2 计算机图形软件10

2.1.3 图形标准14

2.2 Windows操作系统下图形程序开发方法介绍16

2.2.1 Windows应用程序执行模式16

2.2.2 基本的Windows应用程序17

2.2.3 Windows图形环境介绍18

2.2.4 Windows图形程序开发方法20

2.3 OpenGL介绍21

2.3.1 OpenGL的背景情况21

2.3.2 OpenGL的主要功能21

2.3.3 OpenGL的绘制流程和原理22

2.3.4 使用Visual C++开发OpenGL绘图程序的基本方法23

2.3.5 OpenGL的缓冲区26

习题28

第3章 基本光栅图形生成技术29

3.1 光栅图形学概述29

3.2 线的生成算法29

3.2.1 直线的生成算法29

3.2.2 圆弧的生成算法34

3.3 区域的填充39

3.3.1 扫描线算法39

3.3.2 种子填充算法43

3.4 文字的生成47

3.3.3 区域图案填充算法47

3.4.1 点阵字符48

3.4.2 矢量字符48

3.5 用Visual C++生成基本图形49

3.5.1 图形设备接口49

3.5.2 Visual C++绘图方法50

3.6 用OpenGL生成基本图形61

3.6.1 用OpenGL生成点62

3.6.2 用OpenGL生成直线62

3.6.3 用OpenGL生成区域图形64

3.6.4 用OpenGL生成字符70

3.6.5 OpenGL的颜色缓冲区73

习题75

第4章 图形变换76

4.1 几何变换76

4.1.1 几何变换的概念和作用76

4.1.2 基本几何变换76

4.1.3 组合几何变换与齐次坐标79

4.2 坐标变换84

4.2.1 坐标变换的概念与作用84

4.2.2 基本坐标变换方法84

4.2.3 齐次坐标下的坐标变换方法85

4.3 几何变换与坐标变换的关系86

4.4 显示变换88

4.4.1 如何将图形显示到窗口中88

4.4.2 窗口到视区的变换88

4.4.3 透视投影变换89

4.4.4 平行投影变换91

4.4.5 视坐标系与视变换92

4.4.6 窗口到三维空间的变换93

4.5 裁剪95

4.5.1 裁剪的概念与作用95

4.5.2 线段的裁剪98

4.5.3 多边形裁剪102

4.6.1 OpenGL中与变换有关的数据结构105

4.6 OpenGL坐标变换机制105

4.6.2 OpenGL中的ModelView变换机制106

4.6.3 OpenGL中的Model变换使用方法107

4.6.4 OpenGL中的View变换使用方法107

4.6.5 OpenGL的投影108

4.6.6 OpenGL的深度缓冲区109

4.6.7 OpenGL中的反变换110

习题111

5.1.1 窗口112

5.1.2 事件驱动模式112

5.1 窗口系统、事件驱动模式112

第5章 交互绘图技术112

5.1.3 Windows下基于消息的事件驱动编程113

5.1.4 MFC中的事件驱动编程114

5.1.5 状态与事件结合程序控制模式115

5.2 交互式的显示控制技术120

5.2.1 场景充满窗口（FitWindow）的控制方法120

5.2.2 旋转操作的交互控制方法121

5.2.3 平移操作的交互控制方法123

5.2.4 缩放操作的交互控制方法124

5.3 交互式的图形生成技术125

5.3.1 交互式绘图概述125

5.3.2 坐标的输入技术126

5.3.3 橡皮筋技术126

5.4 交互式的图形编辑技术127

5.4.1 交互式图形编辑的基本方法128

5.4.2 图形元素拾取技术128

5.5 OpenGL对图形交互的支持131

5.5.1 用OpenGL的反向坐标变换实现三维坐标输入131

5.5.2 用OpenGL缓冲区技术实现橡皮筋功能133

5.5.3 OpenGL 中的选择机制介绍137

习题139

第6章 真实感图形的生成技术141

6.1 消隐技术142

6.1.1 消隐技术的综合介绍142

6.1.2 多面体隐藏线消除143

6.1.3 Z缓冲器消隐算法147

6.2 光照技术148

6.2.1 简单光照模型148

6.2.2 光线跟踪与辐射度方法介绍153

6.3 物体表面细节的模拟157

6.3.1 颜色纹理映射技术157

6.3.2 几何纹理映射技术161

6.3.3 环境映射技术163

6.4 阴影的生成163

6.4.1 影域多边形方法164

6.4.2 Z缓冲方法165

6.5 图形反走样技术166

6.6 用OpenGL生成真实感图形167

6.6.1 OpenGL的光照环境设置方法170

6.6.2 OpenGL的物体材料特性的设置172

6.6.3 OpenGL的纹理映射方法173

习题177

第7章 曲线与曲面178

7.1 曲线曲面入门179

7.1.1 曲线、曲面的表示形式179

7.1.2 曲线曲面的光滑连接181

7.2 三次样条曲线曲面182

7.2.1 三次样条函数182

7.2.2 三次样条曲线187

7.3.1 Bézier曲线188

7.2.3 三次样条曲面188

7.3 Bézier曲线和曲面188

7.3.2 Bézier曲面190

7.4 B样条曲线和曲面193

7.4.1 均匀B样条曲线193

7.4.2 均匀B样条曲面195

7.5 非均匀有理B样条曲线曲面197

7.5.1 非均匀B样条曲线曲面197

7.5.2 有理B样条曲线202

7.5.3 非均匀有理B样条曲线曲面203

7.6.1 用OpenGL生成NU RBS曲线204

7.6 用OpenGL生成曲线和曲面204

7.6.2 用OpenGL生成NURBS曲面205

7.6.3 用OpenGL生成裁剪NURBS曲面208

习题210

第8章 几何建模211

8.1 概述211

8.2 体素构造表示法212

8.2.1 基本体素212

8.2.2 正则集合运算212

8.2.3 物体的CSG树表示214

8.3 边界表示法214

8.3.1 物体的边界表示法214

8.3.2 非流形结构的边界表示法216

8.4 其他表示方法218

8.4.1 扫描法218

8.4.2 立方体网格模型218

8.4.3 八叉树模型219

8.4.4 四面体网格模型220

8.5 几何建模方法的应用与发展221

习题221

第9章 计算机图形学相关的研究领域222

9.1 计算机辅助设计与制造222

9.1.1 概述222

9.1.3 CAD/CAM技术的研究热点223

9.1.2 CAD/CAM系统的组成与功能223

9.1.4 应用实例225

9.2 计算机动画226

9.2.1 概述226

9.2.2 分类228

9.2.3 双缓存实现帧动画230

9.3 可视化230

9.3.1 可视化发展历程230

9.3.2 可视化的研究内容232

9.3.3 可视化方法233

9.3.4 可视化应用234

9.4.1 概论237

9.4 虚拟现实237

9.4.2 虚拟现实技术的原理与特征238

9.4.3 虚拟现实系统的组成238

9.4.4 仿真、多媒体与虚拟现实之间的关系241

9.4.5 虚拟现实技术应用243

9.5 逆向工程244

9.5.1 概述244

9.5.2 逆向工程的核心245

9.5.3 逆向工程的应用247

习题250

参考文献251