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序 1

前言 1

第1章 概述 1

1.1 计算机图形学的诞生 1

目录 1

1.2 计算机图形学的应用 2

1.2.1 计算机辅助设计 2

1.2.2 用户接口 2

1.2.5 科学可视化 3

1.2.3 图示 3

1.2.4 计算机动画 3

1.3 图形软件标准 4

1.3.1 图形核心系统（GKS） 4

1.3.2 程序员层次交互图形系统 4

（PHIGS） 4

1.3.3 开放图形库（Open GL） 4

习题 5

2.2.1 图形输入设备 6

2.2 计算机图形硬件系统 6

第2章 图形系统 6

2.1 计算机图形软件系统 6

2.2.2 图形输出设备 7

2.3 图形显示设备 8

2.3.1 阴极射线管（CRT） 8

2.3.2 随机扫描显示器 9

2.3.3 光栅扫描显示器 9

2.3.4 彩色CRT 10

2.3.5 帧缓冲区和色彩 11

2.3.6 刷新式显示器的相关术语 12

2.4 液晶显示器（LCD） 13

习题 14

第3章 基本图形元素的生成算法 15

3.1 直线的生成算法 15

3.1.1 点的生成 15

3.1.2 直线段的生成 16

3.1.3 数值微分算法（DDA） 16

3.1.4 中点法 18

3.1.5 Bresenham算法 20

3.2 圆的生成算法 23

3.2.1 中点法 23

3.2.2 Bresenham法画圆 25

3.3 椭圆的生成算法 28

3.4 区域填充算法 29

3.4.1 多边形的扫描线连贯算法 30

3.4.2 种子填充算法 32

习题 33

第4章 图形变换 34

4.1 二维几何变换 34

4.1.1 平移变换 34

4.1.2 旋转变换 34

4.1.3 比例变换 35

4.1.4 齐次坐标 35

4.1.5 级联变换 36

4.2.3 旋转变换 38

4.2.2 比例变换 38

4.2.1 平移变换 38

4.2 三维几何变换 38

4.2.4 绕空间中任一直线旋转变换 39

4.3 三维变换综合示例 42

4.4 投影变换 61

4.4.1 投影变换分类 61

4.4.2 正平行投影（三视图） 61

4.4.3 正轴测投影 62

4.4.4 斜平行投影 64

4.4.5 透视投影 65

习题 68

第5章 交互技术 69

5.1 输入设备 69

5.1.1 定位设备（Locator） 69

5.1.2 笔画设备（Stroke） 69

5.1.3 选择设备（Choice） 69

5.1.4 字符设备（String） 69

5.1.5 定值设备（Value） 69

5.2.3 事件模式 70

5.2.2 采样模式 70

5.1.6 拾取设备（Pick） 70

5.2.1 请求模式 70

5.2 输入控制 70

5.3 交互技术 71

5.3.1 定位技术 71

5.3.2 约束技术 71

5.3.3 橡皮筋技术 73

5.3.4 拖动技术 86

习题 95

第6章 图形裁剪 96

6.1 窗口到视区变换 96

6.1.1 坐标系 96

6.1.2 变换 97

6.2 线段裁剪 100

6.2.1 标号法 100

6.2.2 中点法 105

6.3 多边形裁剪 110

习题 118

第7章 曲线和曲面 119

7.1 贝齐（Bezier）曲线曲面 119

7.1.1 贝齐（Bezier）曲线 119

7.1.2 Bezier曲线的性质 124

7.1.3 Bezier曲面 126

7.2 B样条 127

7.2.1 B样条（Bspline）曲线 127

7.2.2 均匀B样条 127

7.2.3 均匀非周期性B样条曲线 130

7.3 Nurbs曲线 132

7.3.1 有理B样条曲线 132

7.3.2 非均匀有理B样条曲线 132

习题 137

第8章 可见面判断算法 138

8.1 多面体的消隐 138

8.1.1 凸多面体的消隐 139

8.1.2 凹多面体的消隐 139

8.2.1 基本思想 141

8.2 Z缓冲区消隐算法 141

8.2.2 深度的计算 142

8.2.3 扫描线深度算法 142

8.3 Warnoek算法 143

8.3.1 基本思想 143

8.3.2 四叉树结构 145

8.3.3 包围盒分割算法 145

8.3.4 Warnock算法举例 145

8.4 消隐算法程序 149

习题 153

第9章 真实感物体绘制 154

9.1 光照模型 155

9.1.1 漫反射（Diffuse） 155

9.1.2 环境光（Ambient） 156

9.1.3 镜面反射（Specular） 156

9.2 Gouraud明暗处理 158

9.3 光线跟踪（Ray-Tracing）算法 160

9.4 纹理（Texture）映射 162

9.5 示例 163

习题 190

附录 191

附录A C语言图形函数 191

A.1 图形系统控制函数 191

A.2 视区和屏幕操作函数 195

A.3 直线类绘图函数 198

A.4 填充函数 200

A.5 圆弧类绘图函数 203

A.6 颜色控制函数 205

A.7 像素和位映像操作函数 207

A.8 图形文本函数 209

A.9 综合绘图示例 212

习题 214

附录B OpenGL编程 215

B.1 OpenGL概述 215

B.2 OpenGL操作 215

B.3 OpenGL编程方法 215

参考文献 217