計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：原理、方法與應(yīng)用

第1章緒論
1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?nèi)容
1.1.1圖形與圖像
1.1.2研究?jī)?nèi)容
1.1.3相關(guān)學(xué)科
1.2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展
1.2.1圖形硬設(shè)備的發(fā)展
1.2.2圖形軟件及圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
1.2.3圖形專(zhuān)用算法的發(fā)展
1.3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用
1.3.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助制造
1.3.2科學(xué)計(jì)算可視化
1.3.3地圖制圖學(xué)及地理信息系統(tǒng)
1.3.4計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)
1.3.5人機(jī)交互界面
1.3.6計(jì)算機(jī)藝術(shù)
習(xí)題一
第2章圖形系統(tǒng)的組成
2.1顯示設(shè)備
2.1.1刷新式陰極射線管
2.1.2彩色陰極射線管
2.1.3隨機(jī)掃描顯示器
2.1.4光柵掃描顯示器
2.1.5液晶顯示器
2.1.6等離子顯示器
2.2光柵掃描顯示系統(tǒng)
2.2.1光柵掃描顯示系統(tǒng)的基本工作原理
2.2.2光柵掃描顯示系統(tǒng)的組成
2.3硬拷貝設(shè)備
2.3.1打印機(jī)
2.3.2繪圖儀
2.4圖形軟件及圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)
2.4.1圖形軟件的層次結(jié)構(gòu)及功能
2.4.2圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)
習(xí)題二
第3章OpenGL編程基礎(chǔ)
3.1概述
3.2OpenGL工作結(jié)構(gòu)
3.3OpenGL的功能
3.4OpenGL工作流程
3.5OpenGL圖形操作步驟
3.6OpenGL的組成
3.7OpenGL數(shù)據(jù)類(lèi)型
3.8OpenGL函數(shù)命名約定
3.9OpenGL程序
3.9.1頭文件
3.9.2主體
3.9.3OpenGL圖形調(diào)用
習(xí)題三
第4章二維線畫(huà)圖元及屬性
4.1直線的掃描轉(zhuǎn)換及算法
4.1.1數(shù)值微分法
4.1.2Bresenham畫(huà)線算法
4.1.3雙步畫(huà)線算法
4.2圓和橢圓的掃描轉(zhuǎn)換算法
4.2.1圓的八點(diǎn)對(duì)稱(chēng)
4.2.2Bresenham畫(huà)圓算法
4.2.3中點(diǎn)畫(huà)圓算法
4.2.4正負(fù)法畫(huà)圓
4.2.5橢圓的掃描轉(zhuǎn)換
4.3其他輸出圖元的生成
4.4輸出圖元的屬性
4.4.1線寬控制
4.4.2線型控制
4.5字符的生成
4.5.1字符形狀表示
4.5.2字符屬性
習(xí)題四
第5章多邊形的掃描轉(zhuǎn)換及區(qū)域填充
5.1矩形填充
5.2多邊形掃描轉(zhuǎn)換
5.2.1逐點(diǎn)判斷算法
5.2.2掃描線填充算法
5.2.3邊緣填充算法
5.3區(qū)域填充
5.3.1區(qū)域的表示
5.3.2遞歸填充算法
5.3.3掃描線區(qū)域填充算法
5.4多邊形掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充的區(qū)別
5.5光柵圖形的反走樣
5.5.1二維光柵圖形的走樣現(xiàn)象
5.5.2反走樣方法
習(xí)題五
第6章OpenGL基本圖元的繪制
6.1概述
6.2點(diǎn)
6.2.1點(diǎn)的繪制
6.2.2點(diǎn)的大小
6.3線
6.3.1直線的繪制
6.3.2折線和封閉折線的繪制
6.3.3線型
6.3.4線寬
6.4多邊形
6.4.1多邊形的繪制
6.4.2圖案填充
6.5字符
習(xí)題六
第7章幾何變換
7.1二維基本變換
7.1.1平移變換
7.1.2比例變換
7.1.3旋轉(zhuǎn)變換
7.2二維幾何變換的齊次坐標(biāo)表示
7.2.1齊次坐標(biāo)技術(shù)
7.2.2幾何變換的齊次坐標(biāo)表示
7.2.3其他變換
7.2.4維幾何變換的一般形式
7.3組合變換
7.3.1單個(gè)基本變換的組合變換
7.3.2多個(gè)基本變換的組合變換
7.3.3變換矩陣的級(jí)聯(lián)特性
7.4三維幾何變換
7.4.1三維坐標(biāo)系的建立
7.4.2三維圖形幾何變換
7.4.3三維坐標(biāo)系變換
7.5OpenGL幾何變換命令及應(yīng)用
7.5.1矩陣操作函數(shù)
7.5.2幾何變換
7.5.3OpenGL圖形變換實(shí)例
習(xí)題七
第8章開(kāi)窗口及二維裁剪
8.1開(kāi)窗口及裁剪的基本概念
8.1.1坐標(biāo)系
8.1.2窗口與視區(qū)
8.1.3窗口在圖形顯示中的應(yīng)用
8.1.4裁剪
8.2窗口到視區(qū)的變換
8.3直線裁剪算法
8.3.1直線裁剪的基本原理
8.3.2Cohen-Sutherland直線裁剪算法
8.3.3中點(diǎn)分割算法
8.3.4Liang-Barsky算法
8.4多邊形裁剪
8.4.1Sutherland-Hodgman算法
8.4.2Weiler-Atherton算法
8.5文本裁剪
8.5.1以串為單位的裁剪
8.5.2以字符為單位的裁剪
8.5.3矢量裁剪
8.6二維圖形顯示流程
8.7OpenGL視區(qū)變換
習(xí)題八
第9章圖形用戶(hù)接口與交互技術(shù)
9.1交互輸入的硬件設(shè)備
9.1.1鍵盤(pán)
9.1.2光筆
9.1.3圖形板
9.1.4控制棒及跟蹤球
9.1.5鼠標(biāo)
9.1.6數(shù)據(jù)手套
9.2交互設(shè)備的邏輯功能
9.2.1定位
9.2.2筆劃
9.2.3字符串
9.2.4賦值
9.2.5選擇
9.2.6檢圖
9.3基本交互技術(shù)
9.3.1基本定位方法
9.3.2方向約束及網(wǎng)格約束定位方法
9.3.3引力場(chǎng)定位方法
9.3.4橡皮帶方法
9.3.5草圖勾勒法
9.3.6圖形拖移法
9.3.7交互式繪圖中的反饋技術(shù)
9.4交互輸入的基本方式
9.4.1交互輸入方式及其定義
9.4.2請(qǐng)求方式
9.4.3采樣方式
9.4.4事件方式
9.5設(shè)計(jì)人機(jī)交互及用戶(hù)界面的一般原則
9.5.1用戶(hù)界面的一般風(fēng)格
9.5.2設(shè)計(jì)用戶(hù)界面的一般原則
9.6OpenGL中的交互操作
9.6.1物體的選擇
9.6.2反饋
習(xí)題九
第10章三維觀察與裁剪
10.1平面幾何投影
10.1.1投影與投影變換
10.1.2平面幾何投影的分類(lèi)
10.1.3透視投影
10.1.4平行投影變換
10.2三維觀察空間
10.2.1觀察坐標(biāo)系
10.2.2觀察空間與視見(jiàn)體
10.2.3規(guī)范視見(jiàn)體
10.3三維裁剪
10.4三維圖形顯示流程
10.4.1建模變換
10.4.2觀察變換
10.4.3裁剪空間到規(guī)格化裁剪空間的變換
10.4.4規(guī)格化圖像空間
10.4.5三維圖形輸出流水線
10.5OpenGL觀察流程和函數(shù)
10.5.1常用的變換函數(shù)
10.5.2模視變換
10.5.3投影變換
10.5.4視區(qū)變換
10.5.5附加裁剪面
10.5.6OpenGL三維觀察程序
習(xí)題十
第11章三維形體的表示
11.1概述
11.2形體的表示
11.2.1線框模型
11.2.2表面模型
11.2.3實(shí)體模型
11.3物體的CSG樹(shù)表示
11.4邊界表示法
11.4.1物體的邊界表示
11.4.2邊界表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
11.4.3歐拉操作
11.5掃描表示
11.5.1平移Sweep
11.5.2旋轉(zhuǎn)Sweep
11.5.3廣義Sweep
11.6八叉樹(shù)法
11.7分型幾何方法——自然景物的模擬
11.7.1分形幾何
11.7.2分形造型對(duì)模型的基本要求
11.7.3分形造型的常用模型
習(xí)題十一
第12章曲線曲面造型
12.1曲線表示的基本知識(shí)
12.1.1位置矢量
12.1.2切矢量
12.1.3曲率
12.1.4法矢量
12.1.5撓率
12.1.6型值點(diǎn)和控制點(diǎn)
12.1.7連續(xù)性
12.1.8插值.逼近.光順和擬合
12.2Bezier曲線
12.2.1Bezier曲線的定義
12.2.2Bezier曲線的性質(zhì)
12.2.3三次Bezier曲線的矩陣表示
12.2.4Bezier曲線的拼接
12.3B樣條曲線
12.3.1B樣條的定義
12.3.2B樣條曲線的性質(zhì)
12.3.3B樣條曲線分類(lèi)
12.4非均勻有理B樣條曲線
12.4.1NURBS曲線的定義
12.4.2NURBS的齊次坐標(biāo)表示
12.4.3NURBS的優(yōu)缺點(diǎn)
12.5Bezier曲面
12.5.1定義
12.5.2Bezier曲面片的拼接
12.6B樣條曲面
12.6.1B樣條曲面的數(shù)學(xué)表示
12.6.2B樣條曲面片的優(yōu)點(diǎn)
12.7非均勻有理B樣條曲面
12.8OpenGL中自由曲線和曲面的繪制
12.8.1Bezier曲線的繪制
12.8.2Bezier曲面的繪制
12.8.3NURBS曲線的繪制
12.8.4NURBS曲面的繪制
習(xí)題十二
第13章隱藏面的消除
13.1消隱算法及其分類(lèi)
13.2畫(huà)家算法
13.3深度緩沖算法
13.4掃描線算法
13.5BSP樹(shù)算法
13.5.1構(gòu)造BSP樹(shù)
13.5.2BSP樹(shù)遍歷
13.6區(qū)域子分算法
13.7光線投射算法
13.8OpenGL中的多邊形的消除與消隱
習(xí)題十三
第14章真實(shí)感圖形繪制
14.1顏色
14.1.1顏色的概念及描述
14.1.2三色學(xué)說(shuō)
14.1.3CIE色度圖
14.1.4常見(jiàn)顏色模型
14.1.5OpenGL顏色
14.2簡(jiǎn)單光照模型
14.2.1環(huán)境光
14.2.2漫反射和Lambert模型
14.2.3鏡面反射和Phong模型
14.2.4OpenGL光照
14.3明暗效應(yīng)
14.3.1恒定亮度法
14.3.2Gouraud明暗算法
14.3.3Phong明暗算法
14.3.4OpenGL明暗處理
14.4陰影的生成
14.4.1影域多邊形方法
14.4.2曲面細(xì)節(jié)多邊形方法
14.5透明
14.5.1非折射透明
14.5.2考慮折射的透明
14.6紋理映射
14.6.1顏色紋理
14.6.2幾何紋理
14.6.3OpenGL紋理映射
習(xí)題十四
附錄ATurboC圖形函數(shù)
A.1圖形模式的初始化
A.2獨(dú)立圖形運(yùn)行程序的建立
A.3屏幕顏色的設(shè)置和清屏函數(shù)
A.4基本圖形函數(shù)
A.4.1畫(huà)點(diǎn)
A.4.2畫(huà)線
A.5封閉圖形的填充
A.5.1先畫(huà)輪廓再填充
A.5.2設(shè)定填充方式
A.5.3任意封閉圖形的填充
A.6有關(guān)圖形窗口和圖形屏幕操作函數(shù)
A.6.1圖形窗口操作
A.6.2屏幕操作
A.7圖形模式下的文本輸出
A.7.1文本輸出函數(shù)
A.7.2有關(guān)文本字體.字型和輸出方式的設(shè)置
A.7.3用戶(hù)對(duì)文本字符大小的設(shè)置
附錄BOpenGL核心庫(kù)函數(shù)
B.1顏色
B.2繪制幾何圖原及物體
B.3坐標(biāo)變換
B.4堆棧操作
B.5顯示列表
B.6使用光照和材質(zhì)
B.7像素操作
B.8紋理映射
B.9特殊效果操作
B.10幀緩存操作
B.11繪制曲線和曲面
B.12查詢(xún)函數(shù)
附錄CGLU庫(kù)函數(shù)
C.1繪制NURBS曲線和曲面
C.2繪制二次幾何物體
C.3網(wǎng)格化
C.4坐標(biāo)變換
C.5多重映射
C.6查詢(xún)函數(shù)
附錄DGLUT庫(kù)函數(shù)
D.1初始化和啟動(dòng)事件處理
D.2窗口管理
D.3重疊層管理
D.4菜單管理
D.5注冊(cè)回調(diào)函數(shù)
D.6顏色索引映射表管理
D.7狀態(tài)檢索
D.8字體繪制
D.9幾何圖形繪制
參考文獻(xiàn)