計算機圖形學基礎（第2版）

第1章　緒論
1.1　計算機圖形學及其相關概念
1.2　計算機圖形學的發(fā)展
1.2.1　計算機圖形學學科的發(fā)展
1.2.2　圖形硬件設備的發(fā)展
1.2.3　圖形軟件的發(fā)展
1.3　計算機圖形學的應用
1.3.1　計算機輔助設計與制造
1.3.2　計算機輔助繪圖
1.3.3　計算機輔助教學
1.3.4　辦公自動化和電子出版技術
1.3.5　計算機藝術
1.3.6　在工業(yè)控制及交通方面的應用
1.3.7　在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應用
1.3.8　圖形用戶界面
1.4　計算機圖形學研究動態(tài)
1.4.1　計算機動畫
1.4.2　地理信息系統(tǒng)
1.4.3　人機交互
1.4.4　真實感圖形顯示
1.4.5　虛擬現(xiàn)實
1.4.6　科學計算可視化
1.4.7　并行圖形處理
習題1
第2章　計算機圖形系統(tǒng)及圖形硬件
2.1　計算機圖形系統(tǒng)概述
2.1.1　計算機圖形系統(tǒng)的功能
2.1.2　計算機圖形系統(tǒng)的結構
2.2　圖形輸入設備
2.2.1　鍵盤
2.2.2　鼠標器
2.2.3　光筆
2.2.4　觸摸屏
2.2.5　操縱桿
2.2.6　跟蹤球和空間球
2.2.7　數(shù)據(jù)手套
2.2.8　數(shù)字化儀
2.2.9　圖像掃描儀
2.2.10　聲頻輸入系統(tǒng)
2.2.11　視頻輸入系統(tǒng)
2.3　圖形顯示設備
2.3.1　陰極射線管
2.3.2　CRT圖形顯示器
2.3.3　F板顯示器
2.3.4　三維觀察設備
2.4　圖形顯示子系統(tǒng)
2.4.1　光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結構
2.4.2　繪制流水線
2.4.3　相關概念
2.5　圖形硬拷貝設備
2.5.1　打印機
2.5.2　繪圖儀
2.6　OpenGL圖形軟件包
2.6.1　OpenGL的主要功能
2.6.2　OpenGL的繪制流程
2.6.3　OpenGL的基本語法
2.6.4　一個完整的OpenGL程序
習題2
第3章　用戶接口與交互式技術
3.1　用戶接口設計
3.1.1　用戶模型
3.1.2　顯示屏幕的有效利用
3.1.3　反饋
3.1.4　一致性原則
3.1.5　減少記憶量
3.1.6　回退和出錯處理
3.1.7　聯(lián)機幫助
3.1.8　視覺效果設計
3.1.9　適應不同的用戶
3.2　邏輯輸入設備與輸入處理
3.2.1　邏輯輸入設備
3.2.2　輸入模式
3.3　交互式繪圖技術
3.3.1　基本交互式繪圖技術
3.3.2　三維交互技術
3.4　OpenGL中橡皮筋技術的實現(xiàn)
3.4.1　基于鼠標的實現(xiàn)
3.4.2　基于鍵盤的實現(xiàn)
3.5　OpenGL中拾取操作的實現(xiàn)
3.6　OpenGL的菜單功能
習題3
第4章　圖形的表示與數(shù)據(jù)結構
4.1　基本概念
4.1.1　基本圖形元素
4.1.2　幾何信息與拓撲信息
4.1.3　坐標系
4.1.4　實體的定義
4.1.5　正則集合運算
4.1.6　平面多面體與歐拉公式
4.2　三維形體的表示
4.2.1　多邊形表面模型
4.2.2　掃描表示
4.2.3　構造實體幾何法
4.2.4　空間位置枚舉表示
4.2.5　八叉樹
4.2.6　BSF數(shù)
4.2.7　OpenGL中的實體模型函數(shù)
4.3　非規(guī)則對象的表示
4.3.1　分形幾何
4.3.2　形狀語法
4.3.3　粒子系統(tǒng)
4.3.4　基于物理的建模
4.3.5　數(shù)據(jù)場的可視化
4.4　層次建模
4.4.l　段與層次建模
4.4.2　層次模型的實現(xiàn)
4.4.3　OpenGL中層次模型的實現(xiàn)
習題4
第5章　基本圖形生成算法
5.1　直線的掃描轉換
5.1.1　數(shù)值微分法
5.1.2　中點Bresenham算法
5.1.3　Bresenham算法
5.2　圓的掃描轉換
5.2.1　八分法畫圓
5.2.2　中點Bresenham畫圓算法
5.3　橢圓的掃描轉換
5.3.1　橢圓的特征
5.3.2　橢圓的中點Bresenham算法
5.4　多邊形的掃描轉換與區(qū)域填充
5.4.1　多邊形的掃描轉換
5.4.2　邊緣填充算法
5.4.3　區(qū)域填充
5.4.4　其他相關的概念
5.5　字符處理
5.5.1　點陣字符
5.5.2　矢量字符
5.6　屬性處理
5.6.1　線型和線寬
5.6.2　字符的屬性
5.6.3　區(qū)域填充的屬性
5.7　反走樣
5.7.1　過取樣
5.7.2　簡單的區(qū)域取樣
5.7.3　加權區(qū)域取樣
5.8　在OpenGL中繪制圖形
5.8.1　點的繪制
5.8.2　直線的繪制
5.8.3　多邊形面的繪制
5.8.4　OpenGL中的字符函數(shù)
5.8.5　OpenGL中的反走樣
習題5
第6章　二維變換及二維觀察
6.1　基本概念
6.1.1　幾何變換
6.1.2　齊次坐標
6.1.3　二維變換矩陣
6.2　基本幾何變換
6.2.1　平移變換
6.2.2　比例變換
6.2.3　旋轉變換
6.2.4　對稱變換
6.2.5　錯切變換
6.2.6　二維圖形幾何變換的計算
6.3　復合變換
6.3.1　二維復合平移變換
6.3.2　二維復合比例變換
6.3.3　二維復合旋轉變換
6.3.4　其他二維復合變換
6.3.5　相對任一參考點的二維幾何變換
6.3.6　相對于任意方向的二維幾何變換
6.3.7　坐標系之間的變換
6.3.8　光柵變換
6.3.9　變換的性質
6.4　二維觀察
6.4.1　基本概念
6.4.2　用戶坐標系到觀察坐標系的變換
6.4.3　窗口到視區(qū)的變換
6.5　裁剪
6.5.1　點的裁剪
6.5.2　直線段的裁剪
6.5.3　多邊形的裁剪
6.5.4　其他裁剪
6.6　OpenGL中的二維觀察變換
習題6
第7章　三維變換及三維觀察
7.1　三維變換的基本概念
7.1.1　幾何變換
7.1.2　三維齊次坐標變換矩陣
7.1.3　平面幾何投影
7.2　三維幾何變換
7.2.1　三維基本幾何變換
7.2.2　三維復合變換
7.3　三維投影變換
7.3.1　正投影
7.3.2　斜投影
7.4　透視投影
7.4.1　一點透視
7.4.2　二點透視
7.4.3　三點透視
7.5　觀察坐標系及觀察空間
7.5.1　觀察坐標系
7.5.2　觀察空間
7.6　三維觀察流程
7.6.1　用戶坐標系到觀察坐標系的變換
7.6.2　平行投影的規(guī)范化投影變換
7.6.3　透視投影的規(guī)范化投影變換
7.7　三維裁剪
7.7.1　關于規(guī)范化觀察空間的裁剪
7.7.2　齊次坐標空間的裁剪
7.8　OpenGL中的變換
7.8.1　矩陣堆棧
7.8.2　模型視圖變換
7.8.3　投影變換
7.8.4　實例
習題7
第8章　曲線與曲面
8.1　基本概念
8.1.1　曲線曲面數(shù)學描述的發(fā)展
8.1.2　曲線／曲面的表示要求
8.1.3　曲線曲面的表示
8.1.4　插值與逼近
8.1.5　連續(xù)性條件
8.1.6　樣條描述
8.2　三次樣條
8.2.1　自然三次樣條
8.2.2　Hermite插值樣條
8.3　Bezier曲線／曲面
8.3.1　Beziet曲線的定義
8.3.2　Beziet曲線的性質
8.3.3　Bezier曲線的生成
8.3.4　Bezier曲面
8.4　B樣條曲線／曲面
8.4.1　B樣條曲線
8.4.2　B樣條曲線的性質
8.4.3　B樣條曲面
8.5　有理樣條曲線／曲面.
8.5.1　NURBS曲線曲面的定義
8.5.2　有理基函數(shù)的性質
8.5.3　NURBS曲線／曲面的特點
8.6　曲線／曲面的轉換和計算
8.6.1　樣條曲線／曲面的轉換
8.6.2　樣條曲線／曲面的離散生成
8.7　OpenGL生成曲線／曲面
8.7.1　Bezier曲線曲面函數(shù)
8.7.2　GLU中的B樣條曲線曲面函數(shù)
習題8
第9章　消隱
9.1　深度緩存器算法
9.2　區(qū)間掃描線算法
9.3　深度排序算法
9.4　區(qū)域細分算法
9.5　光線投射算法
9.6　BSP樹
9.7　多邊形區(qū)域排序算法
9.8　OpenGL中的消隱處理
習題9
第10章　真實感圖形繪制
10.1　簡單光照模型
10.1.1　環(huán)境光
10.1.2　漫反射光
10.1.3　鏡面反射光
10.1.4　光強衰減
10.1.5　顏色
10.2　基于簡單光照模型的多邊形繪制
10.2.1　恒定光強的多邊形繪制
10.2.2　Gouraud明暗處理
10.2.3　Phong明暗處理
10.3　透明處理
10.4　產生陰影
10.5　模擬景物表面細節(jié)
10.5.1　用多邊形模擬表面細節(jié)
10.5.2　紋理的定義和映射
10.5.3　凹凸映射
10.6　整體光照模型與光線追蹤
10.6.1　整體光照模型
10.6.2　Whitted光照模型
10.6.3　光線跟蹤算法
10.6.4　光線跟蹤反走樣
10.7　OpenGL中的光照與表面繪制函數(shù)
10.7.1　OpenGL點光源
10.7.2　OpenGL全局光照
10.7.3　OpenGL表面材質
10.7.4　OpenGL透明處理
10.7.5　OpenGL表面繪制
10.7.6　實例
10.8　OpenGL中的紋理映射
習題10
參考文獻