本书是专门为计算机、机械、土木、建筑、数学等非图形学专业本科生开设计算机图形学课程而编写的一本教材。与国内现有的大多数图形学教材不同,本书力求以简单通俗的方式介绍计算机图形生成的基本概念、基本原理和基本技术。全书共分九章,包括图形学基础、物体的几何表示、变换与裁剪、光栅转化与消隐、真实感图形、计算机动画、科学计算可视化、虚拟现实、图形软件支撑平台和常用软件简介等。本书的特点是内容系统,叙述简明;跟踪热点,取材新颖;面向应用,拓展视野。为便于读者学习,本书每章后都附有习题和参考文献。本书所附光盘提供了36学时课件,并附有各种示范性实例和实现这些实例的源程序,以帮助读者更好地理解和掌握书中内容。
本书可作为高等院校有关专业高年级学生和研究生的教学用书,对于广大从事CAD&CG开发、应用的科技人员也有较大的参考价值。

**章 绪论
1.1 计算机图形学概述
计算机图形学(computer graphics,CG)是一门研究如何利用计算机表示、生成、显示和处理图形的学科。图形通常由���、线、面、体等几何元素和颜色、纹理、线型、线宽等非几何属性描述。从生成技术上来看,图形主要分为两类:一类是基于线条信息表示的,如工程图、等高线地图、曲面的线框图等;另一类是真实感图形。要生成真实感图形,首先必须建立画面场景的几何表示,再用某种光照模型,计算场景在假想光源、纹理、材质属性下的光照明效果。计算机图形学与计算机辅助几何设计有着密切的关系。事实上,图形学也把表示几何场景的曲线曲面造型技术和实体造型技术作为其研究内容。同时,由于真实感图形计算的结果是以数字图像的方式提供的,因此计算机图形学与图像处理也有着密切的关系。图形与图像是密切相关但又不同的两个概念。图像纯指计算机内以位图形式表示的颜色和亮度信息,而图形则由场景的几何模型和物理属性共同描述。
由于给人们提供了一种直观的信息交流的工具,计算机图形已被广泛地用于各个不同的领域,如影视、游戏、工业设计、科学研究、艺术、医学、广告、教育、培训、军事等。应用的需求反过来推动了图形学的发展,计算机图形已经形成了一个巨大的产业。下面,我们介绍一些具有代表性的应用领域。
……

前言
**章 绪论
1.1 计算机图形学概述
1.1.1 影视特技
1.1.2 计算机游戏
1.1.3 计算机辅助设计和计算机辅助制造
1.1.4 科学计算可视化
1.1.5 图形用户界面
1.1.6 计算机艺术
1.1.7 移动图形学
1.2 Windows环境下生成图形的一个简单例子
1.3 光栅图形显示的基本原理
1.3.1 光栅图形显示技术
1.3.2 简单二维图元的生成方法
1.4 RGB颜色系统
习题
参考文献
第二章 物体的几何表示
2.1 局部坐标系和世界坐标系
2.2 物体的多边形表示
2.3 参数曲线曲面
2.3.1 物体参数表示的数学原理
2.3.2 参数曲线
2.3.3 参数曲线的剖分绘制算法
2.3.4 参数曲面
2.4 细分曲面
2.5 隐式曲面
2.6 物体的CSG树表示
2.7 自然景物表示方法
2.8 小结
习题
参考文献
第三章 变换与裁剪
3.1 二维变换
3.2 三维变换
3.2.1 场景坐标系和造型变换
3.2.2 视点坐标系和取景变换
3.2.3 投影坐标系和投影变换
3.2.4 规格化设备坐标系和设备变换
3.2.5 屏幕坐标系和视窗变换
3.3 裁剪
3.4 变换与裁剪的实例
3.5 小结
习题
参考文献
第四章 光栅转化与消隐
4.1 区域填充
4.2 多边形的扫描转换
4.2.1 多边形扫描转换中的连贯性
4.2.2 多边形扫描转换算法
4.3 隐藏面消除
4.3.1 z缓冲器消隐算法
4.3.2 画家算法
4.4 小结
习题
参考文献
第五章 真实感图形
5.1 光照明模型
5.1.1 泛光模型
5.1.2 Lambert漫反射模型
5.1.3 Phong模型
5.1.4 Whitted整体光照明模型
5.1.5 光照明模型的进一步完善
5.2 多边形物体的明暗处理
5.2.1 Gouraud明暗处理
5.2.2 Phong明暗处理
5.3 光线跟踪算法
5.3.1 基本原理
5.3.2 光线跟踪算法的伪语言描述
5.3.3 阴影计算
5.3.4 反走样
5.3.5 加速技术
5.3.6 光线跟踪实例程序
5.4 纹理映射
5.4.1 颜色纹理
5.4.2 几何纹理
5.4.3 纹理反走样
5.4.4 纹理映射实例程序
5.5 辐射度方法
5.5.1 辐射度方法简介
5.5.2 辐射度方法实例程序
5.6 实时绘制技术
5.6.1 图形绘制流水线与图形API
5.6.2 常用的实时绘制技术
5.6.3 实时光线跟踪
5.7 非真实感图形绘制技术
5.7.1 素描
5.7.2 卡通绘制
5.7.3 美术绘制
习题
参考文献
第六章 计算机动画
6.1 计算机动画简介
6.2 低层动画驱动技术
6.2.1 关键帧技术
6.2.2 样条驱动动画技术
6.2.3 物体旋转的欧拉角表示和插值
6.3 Morphing和空间变形动画技术
6.3.1 二维多边形形状渐变
6.3.2 二维图像Motphing技术
6.3.3 三维Morphing技术
6.3.4 整体和局部变形方法
6.3.5 自由变形方法FFD
6.3.6 轴变形方法
6.3.7 元球的造型和动画技术
6.4 过程动画技术
6.4.1 粒子系统
6.4.2 群体动画
6.4.3 布料动画
6.4.4 脸部表情动画
6.5 关节动画
6.5.1 正运动学方法
6.5.2 逆运动学方法
6.5.3 动力学方法
6.5.4 运动捕获和运动重现
6.6 运动模糊
6.7 动画后期合成
6.8 虚拟演播室
6.9 计算机游戏
6.10 Flash动画
习题
参考文献
第七章 科学计算可视化
7.1 科学计算可视化概述
7.2 面绘制算法
7.2.1 数据集
7.2.2 Marching Cubes算法
7.2.3 算法存在问题及改进方法
7.3 直接体绘制方法
7.3.1 为什么需要进行直接体绘制
7.3.2 光线投射体绘制算法步骤
7.3.3 其他体绘制算法
7.4 实用可视化系统VTK简介及实例程序
7.4.1 VTK简介
7.4.2 体绘制实例程序
习题
参考文献
第八章 虚拟现实
8.1 虚拟现实系统的特点及组成
8.2 立体视觉的生成与获取
8.2.1 立体视觉产生的原因
8.2.2 立体图像生成的照相机模型
8.2.3 立体视觉的捕获
8.2.4 立体显示对人体健康的影响
8.3 虚拟现实交互设备
8.3.1 三维定位跟踪设备
8.3.2 手持式交互设备
8.3.3 数据手套
8.3.4 其他交互设备
8.3.5 交互设备的软件支持
8.4 虚拟现实系统的分类
8.4.1 桌面型虚拟现实系统
8.4.2 基于HMD的虚拟现实系统
8.4.3 基于投影显示的完全沉浸式或半沉浸式虚拟现实系统
8.4.4 遥在系统
8.5 增强现实技术
8.5.1 现实-虚拟连续流
8.5.2 增强现实系统
8.5.3 增强现实的应用领域
习题
参考文献
第九章 图形软件支撑平台和常用软件简介
9.1 常用图形支撑软件简介
9.1.1 OpenGL简介
9.1.2 DirectX简介
9.1.3 基于场景图的图形开发工具
9.1.4 面向虚拟现实应用的图形开发工具
9.2 网络图形开发
9.2.1 VRML与X3D简介
9.2.2 Java 3D简介
9.3 计算机三维动画软件3ds Max简介
习题
参考文献

本书是专门为计算机、机械、土木、建筑、数学等非图形学专业本科生开设计算机图形学课程而编写的一本教材。全书共分九章,包括图形学基础、物体的几何表示、变换与裁剪、光栅转化与消隐、真实感图形等。 本书可作为高等院校有关专业高年级学生和研究生的教学用书。