書籍簡介:
本書是普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。全書共10章,1章簡要介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念、應(yīng)用和發(fā)展動(dòng)態(tài)。2~5章由“外”到“內(nèi)”介紹計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)的硬件設(shè)備、人機(jī)交互處理技術(shù)、圖形對象在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示以及基本圖形的生成算法等。6章主要介紹二維變換和二維觀察的概念。7章介紹三維變換及三維觀察的基本內(nèi)容,包括幾何變換和投影變換等。8章介紹曲線和曲面的生成。9章簡要介紹常用的消隱算法。10章對真實(shí)感圖形繪制的基本思想做了簡單描述。本書內(nèi)容全面翔實(shí),概念簡明清晰,實(shí)例豐富實(shí)用。配套教學(xué)資源,包含教學(xué)大綱、電子課件和相關(guān)教學(xué)編程實(shí)例等,可免費(fèi)下載。本書可作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)本科生教材和科技人員參考書。
作者簡介:
陸楓
出版日期:
2020年09月
章節(jié)目錄:
1章 緒論 1
1.1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及其相關(guān)概念 1
1.2 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展 2
1.2.1 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)學(xué)科的發(fā)展 2
1.2.2 圖形硬件設(shè)備的發(fā)展 3
1.2.3 圖形軟件的發(fā)展 4
1.3 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用 4
1.3.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 4
1.3.2 計(jì)算機(jī)輔助繪圖 5
1.3.3 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 5
1.3.4 辦公自動(dòng)化和電子出版技術(shù) 5
1.3.5 計(jì)算機(jī)藝術(shù) 6
1.3.6 在工業(yè)控制及交通方面的應(yīng)用 6
1.3.7 在醫(yī)療衛(wèi)生方面的應(yīng)用 6
1.3.8 圖形用戶界面 6
1.4 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究動(dòng)態(tài) 7
1.4.1 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫 7
1.4.2 地理信息系統(tǒng) 8
1.4.3 人機(jī)交互 9
1.4.4 真實(shí)感圖形顯示 10
1.4.5 虛擬現(xiàn)實(shí) 10
1.4.6 科學(xué)計(jì)算可視化 12
1.4.7 并行圖形處理 13
習(xí)題1 13
2章 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)及圖形硬件 15
2.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)概述 15
2.1.1 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能 15
2.1.2 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 16
2.2 圖形輸入設(shè)備 18
2.2.1 鍵盤 18
2.2.2 鼠標(biāo)器 19
2.2.3 光筆 19
2.2.4 觸摸屏 20
2.2.5 操縱桿 20
2.2.6 跟蹤球和空間球 20
2.2.7 數(shù)據(jù)手套 21
2.2.8 數(shù)字化儀 21
2.2.9 圖像掃描儀 22
2.2.10 聲頻輸入系統(tǒng) 22
2.2.11 視頻輸入系統(tǒng) 23
2.3 圖形顯示設(shè)備 23
2.3.1 陰極射線管 23
2.3.2 CRT圖形顯示器 27
2.3.3 平板顯示器 30
2.3.4 三維觀察設(shè)備 33
2.4 圖形顯示子系統(tǒng) 34
2.4.1 光柵掃描圖形顯示子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 34
2.4.2 繪制流水線 36
2.4.3 相關(guān)概念 37
2.5 圖形硬拷貝設(shè)備 40
2.5.1 打印機(jī) 40
2.5.2 繪圖儀 41
2.6 OpenGL圖形軟件包 41
2.6.1 OpenGL的主要功能 42
2.6.2 OpenGL的繪制流程 42
2.6.3 OpenGL的基本語法 43
2.6.4 一個(gè)完整的OpenGL程序 44
習(xí)題2 47
3章 用戶接口與交互式技術(shù) 48
3.1 用戶接口設(shè)計(jì) 48
3.1.1 用戶模型 48
3.1.2 顯示屏幕的有效利用 48
3.1.3 反饋 49
3.1.4 一致性原則 50
3.1.5 減少記憶量 50
3.1.6 回退和出錯(cuò)處理 51
3.1.7 聯(lián)機(jī)幫助 51
3.1.8 視覺效果設(shè)計(jì) 51
3.1.9 適應(yīng)不同的用戶 52
3.2 邏輯輸入設(shè)備與輸入處理 52
3.2.1 邏輯輸入設(shè)備 52
3.2.2 輸入模式 55
3.3 交互式繪圖技術(shù) 56
3.3.1 基本交互式繪圖技術(shù) 56
3.3.2 三維交互技術(shù) 58
3.4 OpenGL中橡皮筋技術(shù)的實(shí)現(xiàn) 59
3.4.1 基于鼠標(biāo)的實(shí)現(xiàn) 60
3.4.2 基于鍵盤的實(shí)現(xiàn) 62
3.5 OpenGL中拾取操作的實(shí)現(xiàn) 63
3.6 OpenGL的菜單功能 67
習(xí)題3 68
4章 圖形的表示與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 69
4.1 基本概念 69
4.1.1 基本圖形元素 69
4.1.2 幾何信息與拓?fù)湫畔?70
4.1.3 坐標(biāo)系 71
4.1.4 實(shí)體的定義 73
4.1.5 正則集合運(yùn)算 74
4.1.6 平面多面體與歐拉公式 76
4.2 三維形體的表示 77
4.2.1 多邊形表面模型 78
4.2.2 掃描表示 81
4.2.3 構(gòu)造實(shí)體幾何法 81
4.2.4 空間位置枚舉表示 83
4.2.5 八叉樹 84
4.2.6 BSP樹 85
4.2.7 OpenGL中的實(shí)體模型函數(shù) 85
4.3 非規(guī)則對象的表示 90
4.3.1 分形幾何 90
4.3.2 形狀語法 92
4.3.3 粒子系統(tǒng) 93
4.3.4 基于物理的建模 93
4.3.5 數(shù)據(jù)場的可視化 93
4.4 層次建模 94
4.4.1 段與層次建模 94
4.4.2 層次模型的實(shí)現(xiàn) 95
4.4.3 OpenGL中層次模型的實(shí)現(xiàn) 96
習(xí)題4 98
5章 基本圖形生成算法 99
5.1 直線的掃描轉(zhuǎn)換 99
5.1.1 數(shù)值微分法 99
5.1.2 中點(diǎn)Bresenham算法 101
5.1.3 Bresenham算法 103
5.2 圓的掃描轉(zhuǎn)換 105
5.2.1 八分法畫圓 105
5.2.2 中點(diǎn)Bresenham畫圓算法 106
5.3 橢圓的掃描轉(zhuǎn)換 107
5.3.1 橢圓的特征 108
5.3.2 橢圓的中點(diǎn)Bresenham算法 109
5.4 多邊形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充 112
5.4.1 多邊形的掃描轉(zhuǎn)換 112
5.4.2 邊緣填充算法 116
5.4.3 區(qū)域填充 118
5.4.4 其他相關(guān)概念 122
5.5 字符處理 123
5.5.1 點(diǎn)陣字符 123
5.5.2 矢量字符 124
5.6 屬性處理 124
5.6.1 線型和線寬 124
5.6.2 字符的屬性 127
5.6.3 區(qū)域填充的屬性 127
5.7 反走樣 128
5.7.1 過取樣 129
5.7.2 簡單的區(qū)域取樣 130
5.7.3 加權(quán)區(qū)域取樣 131
5.8 在OpenGL中繪制圖形 132
5.8.1 點(diǎn)的繪制 132
5.8.2 直線的繪制 133
5.8.3 多邊形面的繪制 134
5.8.4 OpenGL中的字符函數(shù) 138
5.8.5 OpenGL中的反走樣 139
習(xí)題5 141
6章 二維變換及二維觀察 143
6.1 基本概念 143
6.2 基本幾何變換 144
6.2.1 平移變換 144
6.2.2 比例變換 145
6.2.3 旋轉(zhuǎn)變換 146
6.2.4 對稱變換 146
6.2.5 錯(cuò)切變換 148
6.2.6 二維圖形幾何變換的計(jì)算 149
6.3 復(fù)合變換 150
6.3.1 二維復(fù)合平移變換和比例變換 150
6.3.2 二維復(fù)合旋轉(zhuǎn)變換 150
6.3.4 其他二維復(fù)合變換 151
6.3.5 相對任一參考點(diǎn)的二維幾何變換 151
6.3.6 相對于任意方向的二維幾何變換 152
6.3.7 坐標(biāo)系之間的變換 153
6.3.8 光柵變換 154
6.3.9 變換的性質(zhì) 155
6.4 二維觀察 156
6.4.1 基本概念 156
6.4.2 用戶坐標(biāo)系到觀察坐標(biāo)系的變換 158
6.4.3 窗口到視區(qū)的變換 158
6.5 裁剪 159
6.5.1 點(diǎn)的裁剪 160
6.5.2 直線段的裁剪 160
6.5.3 多邊形的裁剪 166
6.5.4 其他裁剪 169
6.6 OpenGL中的二維觀察變換 170
習(xí)題6 172
7章 三維變換及三維觀察 173
7.1 三維變換的基本概念 173
7.1.1 幾何變換 173
7.1.2 三維齊次坐標(biāo)變換矩陣 173
7.1.3 平面幾何投影 174
7.2 三維幾何變換 175
7.2.1 三維基本幾何變換 175
7.2.2 三維復(fù)合變換 180
7.3 三維投影變換 183
7.3.1 正投影 183
7.3.2 斜投影 189
7.4 透視投影 190
7.4.1 一點(diǎn)透視 192
7.4.2 二點(diǎn)透視 193
7.4.3 三點(diǎn)透視 194
7.5 觀察坐標(biāo)系及觀察空間 195
7.5.1 觀察坐標(biāo)系 195
7.5.2 觀察空間 196
7.6 三維觀察流程 199
7.6.1 用戶坐標(biāo)系到觀察坐標(biāo)系的變換 200
7.6.2 平行投影的規(guī)范化投影變換 200
7.6.3 透視投影的規(guī)范化投影變換 202
7.7 三維裁剪 205
7.7.1 關(guān)于規(guī)范化觀察空間的裁剪 205
7.7.2 齊次坐標(biāo)空間的裁剪 206
7.8 OpenGL中的變換 207
7.8.1 矩陣堆棧 207
7.8.2 模型視圖變換 208
7.8.3 投影變換 209
7.8.4 實(shí)例 211
習(xí)題7 213
8章 曲線與曲面 215
8.1 基本概念 215
8.1.1 曲線/曲面數(shù)學(xué)描述的發(fā)展 215
8.1.2 曲線/曲面的表示要求 216
8.1.3 曲線/曲面的表示 217
8.1.4 插值與逼近 218
8.1.5 連續(xù)性條件 218
8.1.6 樣條描述 219
8.2 三次樣條 220
8.2.1 自然三次樣條 220
8.2.2 Hermite插值樣條 221
8.3 Bezier曲線/曲面 222
8.3.1 Bezier曲線的定義 223
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