计算机图形学基础 - 中国高校教材图书网
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书名： |
计算机图形学基础
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| ISBN： | 978-7 - 5606 - 2340 - 5 |
责任编辑： | |
| 作者： |
王卫东， 滕玮
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥22.00
折扣价：￥20.90
折扣：0.95
节省了1.1元
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字数： |
357千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 出版日期： |
2009-10-01 |
每包册数： |
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| 国家规划教材： |
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省部级规划教材： |
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| 入选重点出版项目： |
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获奖信息： |
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| 内容简介： |
内容简介
本书对计算机图形学的基本概念、 原理与方法进行了详细介绍， 主要内容包括计算机
图形学的发展及应用， 图形设备， 图形变换， 多边形的扫描转换与区域填充， 隐藏线与隐藏面的
消隐， 曲线、 曲面的表示， 几何造型技术， 真实感图形学， 动画技术，
OpenGL程序设计基础等。
本书针对图形学的特点， 为读者提供了学习和掌握图形软件的一般实践方法， 为读者深入学习图形学
的专门知识打下坚实的基础。
本书的内容注重基础性与实用性， 可作为计算机专业的本科教材， 同时， 也可供研究生或从事计算机图形学研究的专业人士参考。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
目 录
第1章 计算机图形学的发展及应用 1
1.1 概述 1
1.2 计算机图形学的发展 2
1.2.1 计算机图形学的发展简史 2
1.2.2 硬件设备的发展 4
1.3 计算机图形学的应用 4
1.3.1 图形用户界面 4
1.3.2 计算机辅助设计与制造 5
1.3.3 计算机动画 6
1.3.4 科学计算可视化 6
1.3.5 计算机艺术 8
1.3.6 虚拟现实 9
1.3.7 真实感图形绘制 10
1.4 计算机图形学的研究热点 11
1.4.1 真实感人脸建模研究 11
1.4.2 基于图像的建模与绘制技术 12
1.4.3 体绘制技术 13
习题1 13
第2章 图形设备 14
2.1 图形输入设备 14
2.1.1 常用的输入设备 14
2.1.2 新型输入设备 16
2.2 图形绘制设备 17
2.2.1 绘图仪 17
2.2.2 打印机 18
2.3 图形显示系统 18
2.3.1 CRT显示器 18
2.3.2 显示卡 24
2.3.3 液晶显示器 25
2.4 图形软件 26
2.4.1 图形软件的类型与功能 26
2.4.2 图形软件标准 26
2.4.3 三维实时图形软件包 28
习题2 29
第3章 图形变换 30
3.1 坐标系统 30
3.2 几何变换 32
3.2.1 平移变换 32
3.2.2 缩放变换 33
3.2.3 旋转变换 34
3.2.4 错切变换 35
3.2.5 反射变换 36
3.2.6 齐次坐标表示 37
3.2.7 变换矩阵表示 39
3.2.8 复合变换 40
3.2.9 相对于任意参考点的几何变换 41
3.3 投影变换 45
3.3.1 透视投影变换 46
3.3.2 平行投影变换 48
3.4 图形裁剪 50
3.4.1 点的裁剪 51
3.4.2 直线的裁剪 51
3.4.3 多边形的裁剪 55
3.5 窗口概念及窗口到视区的变换 59
3.5.1 基本概念 59
3.5.2 窗口到视区的变换 60
习题3 61
第4章 多边形的扫描转换与区域填充 62
4.1 多边形的扫描转换 62
4.1.1 多边形的扫描转换的定义 62
4.1.2 逐点判断算法(x扫描线算法) 63
4.1.3 扫描线算法 65
4.1.4 边界标志算法 69
4.2 区域填充技术 70
4.2.1 区域的表示 71
4.2.2 递归算法 72
4.2.3 栈结构的种子填充算法 72
4.2.4 扫描线填充算法 73
4.2.5 区域填充图案 74
4.2.6 多边形的扫描转换与区域填充方法比较 75
4.3 反走样 76
4.3.1 提高分辨率 76
4.3.2 直线的区域采样 77
习题4 79
第5章 隐藏线与隐藏面的消除 80
5.1 多面体的隐藏线消除 80
5.1.1 减少直线求交 80
5.1.2 凸多面体的隐藏线消除 82
5.1.3 凹多面体的隐藏线消除 82
5.2 曲面的隐藏线消除 83
5.3 隐藏面的消除 85
5.3.1 区域子分算法 85
5.3.2 画家算法 86
5.3.3 Z缓存算法 88
5.3.4 扫描线算法 90
5.3.5 区间扫描线算法 91
习题5 92
第6章 曲线、 曲面的表示 93
6.1 基础知识 93
6.1.1 显式、 隐式和参数表示 93
6.1.2 插值 95
6.1.3 逼近 95
6.1.4 曲线的连续性 96
6.1.5 曲线拟合 96
6.1.6 三次Hermite样条 97
6.2 Bezier曲线、 曲面的表示 98
6.2.1 Bezier曲线的定义 99
6.2.2 Bezier曲线的性质 100
6.2.3 Bezier曲线的拼接 102
6.2.4 Bezier曲线的离散生成 103
6.2.5 Bezier曲面的定义 104
6.2.6 Bezier曲面的性质 106
6.2.7 Bezier曲面的拼接 106
6.3 B样条曲线、 曲面的表示 107
6.3.1 B样条曲线的定义 107
6.3.2 B样条曲线的分类 108
6.3.3 B样条曲线的性质 112
6.3.4 非均匀有理B样条曲线 113
6.3.5 B样条曲面的定义 115
6.3.6 非均匀有理B样条曲面 115
习题6 116
第7章 几何造型技术 117
7.1 线框模型 117
7.2 表面模型 118
7.2.1 三维物体的边界表示 118
7.2.2 三维物体的扫描表示 121
7.3 构造实体 123
7.3.1 正则形体及正则运算 123
7.3.2 构造实体的几何表示 124
7.3.3 光线投射算法 125
7.4 空间划分表示法 126
7.4.1 空间位置枚举表示 126
7.4.2 八叉树表示 127
7.4.3 八叉树节点的编码方式 129
习题7 130
第8章 真实感图形学 131
8.1 颜色模型 131
8.1.1 CIE色度图 131
8.1.2 常用的颜色模型 132
8.2 简单光照明模型 133
8.2.1 Lambert模型 133
8.2.2 Phong光照明模型 136
8.3 增量式光照明模型 137
8.3.1 双线性光强插值（Gouraud明暗处理） 138
8.3.2 双线性法向插值（Phong明暗处理） 139
8.4 阴影的产生 140
8.4.1 阴影多边形算法 141
8.4.2 阴影缓存器方法 142
8.5 整体光照模型 142
8.5.1 透明效果的简单模拟 142
8.5.2 Whitted光透射模型 143
8.5.3 Hall光透射模型 144
8.6 光线跟踪算法 145
8.6.1 算法原理 145
8.6.2 光线与物体求交 147
8.6.3 光线跟踪算法的加速 149
习题8 151
第9章 动画技术 152
9.1 动画简介 152
9.1.1 国外影视动画发展概况 152
9.1.2 国内影视动画发展现状 153
9.2 动画开发工具 153
9.2.1 超强3D动画制作工具Avid Softimage XSI 153
9.2.2 三维非线性动画创作系统Sumatra 154
9.2.3 Alias/Wavefront MAYA 155
9.2.4 3DS max 156
9.2.5 Lightwave 3D 157
9.3 计算机动画技术 157
9.3.1 关键帧动画技术 157
9.3.2 基于物理的动画技术 159
9.3.3 过程动画 161
9.3.4 群体行为动画 164
9.3.5 运动捕捉技术 165
9.4 三维动画设计 168
9.4.1 三维动画的制作过程 168
9.4.2 动画实例 170
9.5 视频动画的合成 187
9.5.1 动画场景的空间表现 187
9.5.2 素材的合成 188
9.5.3 影片输出 188
习题9 188
第10章 OpenGL程序设计基础 190
10.1 OpenGL概述 190
10.1.1 OpenGL编程的两个基本特点 190
10.1.2 OpenGL的主要功能 191
10.1.3 OpenGL绘图程序开发方法 192
10.2 基于OpenGL的基本图形绘制 199
10.2.1 点 200
10.2.2 线 200
10.2.3 多边形 204
10.3 基于VC++的OpenGL坐标变换 205
10.3.1 OpenGL中三维物体的显示 205
10.3.2 OpenGL中的几种变换 207
10.4 用OpenGL生成曲线和曲面 213
10.4.1 样条曲线的绘制 213
10.4.2 样条曲面的绘制 217
10.5 OpenGL的光照处理 220
10.5.1 光源的定义 220
10.5.2 材质的定义 222
10.5.3 OpenGL的光照实例 223
10.6 OpenGL对交互绘图的支持 224
10.6.1 使用OpenGL的选择机制实现拾取功能 224
10.6.2 使用OpenGL的反馈机制实现反馈功能 226
10.6.3 使用OpenGL的双缓存机制实现橡皮筋功能 227
习题10 232
参考文献 233
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
前 言
计算机图形学是计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）技术的基础学科之一， 主要研究用计算机及其图形设备来输入、 表示、 变换、 运算和输出图形的原理、 算法及系统。
随着微机的日益普及， 计算机图形学发展迅速， 并应用于各个领域。
本书介绍了计算机图形学的基础知识和基本概念， 内容安排有较广的适应面， 能满足各专业的基本教学需要， 同时注重实践环节， 注意用典型的算法
和习题启迪读者的思维， 培养其独立研究、 独立工作的能力。 本书还注意反映该学科领域的
发展动向， 以利于开阔读者眼界， 适应高新技术的快速发展。
本书介绍的内容主要有： 计算机图形学的发展和应用； 计算机图形设备和
系统； 基本图形生成算法； 图形变换和裁剪； 窗口系统； 多边形的扫描转换
与区域填充； 隐藏线与隐藏面的消除； 几何造型的理论和算法； 颜色、 光照模
型及真实图形显示技术； OpenGL图形处理系统等。
本书是作者在参考国内外同类书籍， 吸收国内外近十年来在计算机图形学方面的新成果， 并广泛征
求国内同行的意见和建议的基础上编写而成的。 本书的特点是既注重讨论计算
机图形学中最基本和广泛应用的理论和算法， 也力求反映20世纪90年代以来国内
外的一些重要的新成果。
本书每章都附有习题。 在上机练习时， 较基础的内容可以在Windows环境下用C语言编程， 更深入的习题可以使用
OpenGL图形库。
本书可作为计算机专业的本科教材， 也可供研究生或从事计算机图形学研究的专业人士参考。
本书的第1~4章由王卫东编写， 第5、 10章由苗帅编写， 第6章由张静编写， 第7、 8章由滕玮编写， 第9章由叶华编写。 江苏科技大学计算机科
学与工程学院的多位老师在本书编写的过程中提出了许多建议， 在此我们深表感谢。
由于作者的水平有限， 本书难免存在不足之处， 希望同行专家和读者提出宝贵意见。
编 者
2009年6月
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