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第1章 绪论1

1.1 计算机图形学的研究内容1

1.2 计算机图形学与图像处理2

1.3 计算机图形学的发展3

1.4 计算机图形学的应用领域4

习题一6

第2章 图形系统7

2.1 图形系统的组成7

2.1.1 图形系统的功能7

2.1.2 图形系统的分类8

2.2 图形硬件设备9

2.2.1 主机9

2.2.2 图形显示设备9

2.2.3 图形绘制设备20

2.2.4 图形输入设备25

2.3 图形软件系统30

2.3.1 图形软件的层次30

2.3.2 图形软件标准31

2.3.3 OpenGL简介32

习题二39

第3章 基本图形生成算法40

3.1 生成直线的常用算法40

3.1.1 DDA画线算法41

3.1.2 中点画线算法43

3.1.3 Bresenham画线算法45

3.1.4 直线属性49

3.2 生成圆弧的常用算法51

3.2.1 圆的特性51

3.2.2 中点画圆算法51

3.2.3 Bresenham画圆算法53

3.3 区域填充55

3.3.1 区域的表示和类型55

3.3.2 扫描线多边形填充算法57

3.3.3 边填充算法64

3.3.4 种子填充算法66

3.3.5 圆域的填充68

3.3.6 区域填充属性69

3.4 字符70

3.4.1 字符存储与显示70

3.4.2 字符属性72

3.5 裁剪73

3.5.1 点的裁剪74

3.5.2 直线裁剪74

3.5.3 多边形裁剪82

3.5.4 曲线裁剪86

3.5.5 字符裁剪87

3.5.6 三维图形的裁剪87

3.6 反走样88

3.6.1 光栅图形的走样现象88

3.6.2 常用反走样技术90

3.7 平面图形的绘制93

3.7.1 直线的绘制93

3.7.2 圆的绘制94

3.7.3 利用圆绘制的图形94

习题三97

第4章 图形变换99

4.1 二维图形几何变换99

4.1.1 齐次坐标99

4.1.2 二维图形的基本变换100

4.1.3 复合变换107

4.2 三维图形几何变换113

4.2.1 三维图形的基本变换114

4.2.2 复合变换122

4.3 投影变换124

4.3.1 投影变换的基本概念124

4.3.2 平行投影125

4.3.3 透视投影130

4.4 坐标系统及其变换133

4.4.1 坐标系统133

4.4.2 模型变换135

4.4.3 观察变换135

4.4.4 窗口—视区变换138

习题四140

第5章 曲线和曲面142

5.1 参数表示曲线和曲面的基础知识142

5.1.1 曲线和曲面的表示方法142

5.1.2 位置矢量、切矢量、法矢量、曲率与挠率143

5.1.3 样条表示144

5.2 Hermite曲线146

5.2.1 n次参数多项式曲线146

5.2.2 三次Hermite曲线的定义147

5.2.3 三次Hermite曲线的矩阵表示148

5.2.4 三次Hermite曲线的算法149

5.3 Bezier曲线150

5.3.1 Bezier曲线的定义150

5.3.2 Bernstein基函数的性质152

5.3.3 Bezier曲线的性质153

5.3.4 Bezier曲线的生成156

5.4 B样条曲线163

5.4.1 B样条曲线的定义163

5.4.2 B样条曲线的表示及性质164

5.4.3 B样条曲线的生成168

5.5 Coons曲面171

5.5.1 参数曲面的基本概念171

5.5.2 Coons曲面的定义172

5.5.3 Coons曲面的拼合173

5.6 Bezier曲面173

5.6.1 Bezier曲面的定义及性质173

5.6.2 Bezier曲面的生成175

5.7 B样条曲面180

5.7.1 B样条曲面的定义180

5.7.2 B样条曲面的生成181

习题五186

第6章 几何造型187

6.1 简单几何形体187

6.1.1 几何元素的定义187

6.1.2 平面立体的拓扑关系188

6.2 形体的常用模型188

6.2.1 线框模型189

6.2.2 表面模型190

6.2.3 实体模型190

6.3 形体的常用表示方法191

6.3.1 分解表示191

6.3.2 构造表示192

6.3.3 边界表示193

6.3.4 点云表示197

习题六198

第7章 消隐200

7.1 基本概念200

7.1.1 消隐的定义200

7.1.2 消隐的分类200

7.1.3 消隐算法的基本原则201

7.2 画家算法203

7.2.1 算法的基本思想203

7.2.2 深度优先级表的建立203

7.3 Z缓冲区（Z-Buffer）算法204

7.3.1 算法的基本思想204

7.3.2 算法的描述205

7.3.3 算法的改进206

7.4 扫描线Z缓冲区算法206

7.4.1 算法的基本思想206

7.4.2 算法的描述206

7.5 光线追踪算法207

7.5.1 算法的基本思想207

7.5.2 算法的描述208

7.6 区域分割算法208

7.6.1 算法的基本思想208

7.6.2 算法的描述209

习题七210

第8章 真实图形211

8.1 光照模型211

8.1.1 基本光学原理211

8.1.2 环境光212

8.1.3 漫反射光212

8.1.4 镜面反射光和冯（Phong）反射模型213

8.2 明暗处理215

8.2.1 双线性光强插值（Gouraud明暗处理）215

8.2.2 双线性法向插值（Phong明暗处理）216

8.3 纹理217

8.3.1 概述218

8.3.2 二维纹理域的映射218

8.3.3 三维纹理域的映射220

8.3.4 几何纹理220

8.4 光线跟踪221

8.4.1 基本光线跟踪算法221

8.4.2 光线与物体的求交224

8.4.3 光线跟踪算法的加速226

习题八228

附录229

附录A 图形变换的数学基础229

附录B Turbo C绘图功能232

附录C 模拟试题236

附录D 课程实验指导255

习题参考答案281

习题一281

习题二281

习题三283

习题四286

习题五290

习题六292

习题七292

习题八294

参考文献296