本书是一本为涉及虚拟现实应用的各专业本科生开设“计算机图形学”课程而编写的教材。与国内现有的大多数图形学教材不同,本书以通俗易懂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。 本书的主要内容有绪论、物体的几何表示、变换与裁剪、光栅转换与消隐、真实感图形、计算机动画、数据可视化、虚拟现实与增强现实、图形软件支撑平台和常用软件简介。本书叙述力求简明,概念力求准确,内容力求新颖,应用力求具体,可供36学时讲授。本书配套教学课件及部分应用实例、参考程序等。 本书包含近年来**的图形学的进展,省略具有难度和深度的阐述,适合作为公共选修课教材,对于报考相关专业研究生的考生可作为复习参考书,对于对图形、动漫感兴趣的读者可作为自学参考书。

第1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在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 1.4RGB颜色系统 习题 第2章物体的几何表示 2.1局部坐标系和世界坐标系 2.2网格模型表示 2.2.1网格模型表示数据结构 2.2.2网格模型顶点法向量的计算 2.2.3模型顶点的纹理坐标 2.2.4网格模型表示的优点 2.3参数曲线和曲面 2.3.1参数曲面及张量积曲面 2.3.2Bézier曲线和B样条曲线 2.3.3Bézier曲面和B样条曲面 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 习题 第3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 习题 第4章光栅转换与消隐 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 4.3.1z缓冲器消隐算法 4.3.2画家算法 习题 第5章真实感图形 5.1光照明模型 5.1.1泛光模型 5.1.2Lambert漫反射模型 5.1.3Phong镜面反射模型 5.1.4Whitted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 5.2.1Gouraud明暗处理 5.2.2Phong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 第6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渐变和空间变形动画技术 6.3.1二维多边形形状渐变 6.3.2二维图像渐变技术 6.3.3三维渐变技术 6.3.4整体和局部变形方法 6.3.5自由变形方法 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正向运动学方法 6.5.2逆向运动学方法 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 6.10Flash动画 习题 第7章数据可视化 7.1数据可视化的含义与分类 7.1.1可视化的定义 7.1.2可视化的分类 7.1.3可视化的意义 7.2可视化流程、编码与设计 7.2.1标准可视化流程 7.2.2可视化编码原则 7.2.3可视化设计规范 7.3代表性可视化方法 7.3.1规则表格数据的可视化 7.3.2时空数据的可视化 7.3.3层次与网络型数据的可视化 7.3.4文本与日志型数据的可视化 7.4代表性可视化软件与系统 习题 第8章虚拟现实与增强现实 8.1虚拟现实概述 8.1.1虚拟现实的基本概念 8.1.2虚拟现实的发展历史 8.1.3虚拟现实的要素和特点 8.2虚拟现实的系统组成 8.2.1系统的构成 8.2.2虚拟现实的呈现 8.2.3虚拟现实的交互 8.2.4空间注册的跟踪器 8.2.5计算机及软件开发平台 8.3立体视觉的生成原理 8.3.1人类视觉系统的刺激 8.3.2立体图像生成的照相机模型 8.3.3虚拟现实的绘制技术 8.3.4立体显示的主要设备及原理 8.3.5虚拟现实的心理效应及对策 8.4虚拟现实交互 8.4.1人机交互概述 8.4.2手持式交互设备 8.4.3数据手套 8.4.4体感交互设备 8.4.5触觉与力反馈 8.5增强现实技术的特点 8.5.1增强现实的简易模式 8.5.2增强现实的实体交互 8.5.3增强现实的呈现模式 8.5.4增强现实虚实融合的一致性 8.6虚拟现实与增强现实应用 8.6.1VR/AR 培训 8.6.2VR/AR ** 8.6.3VR/AR 制造 8.6.4VR/AR 教育 8.6.5VR 心理辅导 8.6.6VR 社交 8.6.7AR 商贸 8.6.8虚拟现实环境的开发 习题 第9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 9.1.1OpenGL简介 9.1.2DirectX简介 9.1.3基于场景图的图形开发工具 9.1.4面向游戏与虚拟现实应用的图形开发工具 9.2网络图形开发 9.2.1WebGL简介 9.2.2VRML与X3D简介 9.2.3Java 3D简介 9.3计算机三维动画软件3ds Max简介 习题 参考文献