計算機圖形學基礎（OpenGL版 第2版）

目 錄
第1章 緒論 1
1.1 計算機圖形學的定義與內(nèi)容 1
1.1.1 圖形及其與圖像的區(qū)別 1
1.1.2 計算機圖形學的定義 5
1.1.3 圖形學相關(guān)學科 8
1.2 計算機圖形學的目標與應用領(lǐng)域 8
1.2.1 計算機圖形學的核心目標 9
1.2.2 計算機圖形學的應用領(lǐng)域 9
1.3 計算機圖形學的發(fā)展 14
1.3.1 計算機圖形學的發(fā)展簡史 14
1.3.2 計算機圖形學的發(fā)展趨勢 16
習題1 19
第2章 圖形系統(tǒng) 20
2.1 圖形系統(tǒng)概述 20
2.1.1 圖形系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 20
2.1.2 圖形系統(tǒng)分類 23
2.2 圖形硬件 25
2.2.1 圖形顯示設備 25
2.2.2 圖形顯示方式 29
2.2.3 光柵掃描顯示系統(tǒng) 30
2.2.4 顯卡和圖形處理器 33
2.3 圖形軟件 36
2.3.1 圖形軟件的層次和標準 36
2.3.2 圖形應用軟件 39
2.3.3 圖形支撐軟件 41
2.4 圖形流水線 45
2.4.1 圖形流水線三階段 45
2.4.2 圖形流水線關(guān)鍵步驟 46
2.4.3 OpenGL：流水線的一種實現(xiàn) 47
2.4.4 可編程圖形流水線和GLSL 48
2.4.5 OpenGL程序?qū)嵗治?48
習題2 51
第3章 二維基本圖形光柵化與裁剪 52
3.1 光柵化問題概述 52
3.2 直線段光柵化 53
3.2.1 數(shù)值微分算法 53
3.2.2 Bresenham畫線法 55
3.2.3 中點畫線算法 58
3.3 圓弧光柵化 60
3.3.1 圓的對稱性及其應用 60
3.3.2 Bresenham畫圓算法 61
3.3.3 中點畫圓算法 62
3.4 區(qū)域填充 64
3.4.1 多邊形填充算法 64
3.4.2 種子填充算法 68
3.5 字符 70
3.5.1 字符的編碼 70
3.5.2 點陣字符 71
3.5.3 矢量字符 71
3.6 反走樣技術(shù) 72
3.7 裁剪 75
3.7.1 點的裁剪 75
3.7.2 直線裁剪 75
3.7.3 多邊形裁剪 81
3.7.4 字符裁剪 82
習題3 83
第4章 圖形幾何變換 84
4.1 二維幾何變換 84
4.1.1 基本變換 84
4.1.2 齊次坐標 87
4.1.3 變換的齊次坐標表示 88
4.1.4 二維幾何變換通式與總結(jié) 91
4.1.5 逆變換 93
4.1.6 二維復合變換 93
4.1.7 二維坐標系變換 97
4.2 三維幾何變換 99
4.2.1 基本變換 100
4.2.2 三維復合變換 104
4.2.3 三維坐標系變換 106
4.3 復合變換分析的兩種思考模式 106
4.3.1 全局固定坐標系模式 106
4.3.2 活動局部坐標系模式 108
4.4 編程實例—三角形與矩形變換及 正方形旋轉(zhuǎn)動畫 109
4.4.1 自定義矩陣變換實例—三角形變換 109
4.4.2 OpenGL幾何變換實例—矩形變換 115
4.4.3 變換應用實例—正方形旋轉(zhuǎn)動畫 119
習題4 122
第5章 三維觀察 123
5.1 三維觀察的流程 123
5.2 觀察變換 129
5.2.1 觀察坐標系構(gòu)建 129
5.2.2 觀察變換分析 130
5.2.3 幾何變換方法 131
5.2.4 基變換方法 134
5.3 投影變換 136
5.3.1 投影分類 136
5.3.2 平行投影 137
5.3.3 透視投影 145
5.4 OpenGL三維觀察 154
5.4.1 觀察體及其規(guī)范化 154
5.4.2 OpenGL透視投影變換 160
5.4.3 OpenGL其他觀察函數(shù) 163
5.5 編程實例 164
5.5.1 二維實例—紅藍三角形 164
5.5.2 三維實例—立方體透視投影 166
習題5 168
第6章 三維造型 169
6.1 三維造型概述 169
6.2 三維造型方法 170
6.2.1 計算機表示方法 171
6.2.2 構(gòu)造方法 174
6.3 多邊形網(wǎng)格表示 176
6.3.1 基本幾何元素 176
6.3.2 幾何信息與拓撲信息 177
6.3.3 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 178
6.3.4 編程實例—簡單實體構(gòu)建 180
6.4 曲線/曲面造型 183
6.4.1 曲線/曲面基礎 183
6.4.2 三次樣條 188
6.4.3 Bezier曲線/曲面 191
6.4.4 B樣條曲線/曲面 199
6.4.5 NURBS曲線/曲面 207
6.4.6 編程實例—OpenGL曲線/曲面生成 210
習題6 214
第7章 真實感圖形技術(shù) 216
7.1 真實感圖形分析與圖形繪制策略 216
7.1.1 真實感圖形 216
7.1.2 圖形繪制的兩種基本策略 217
7.2 消隱算法 220
7.2.1 消隱概述 220
7.2.2 深度緩沖器算法 224
7.2.3 畫家算法 227
7.3 顏色模型 229
7.3.1 物體的顏色 229
7.3.2 顏色空間 230
7.3.3 常用顏色模型 231
7.3.4 OpenGL中的顏色模型 232
7.4 光照明模型 233
7.4.1 局部光照明模型 233
7.4.2 整體光照明模型 237
7.5 著色 239
7.5.1 多邊形著色 239
7.5.2 透明與陰影 244
7.6 光線跟蹤算法 246
7.7 紋理映射技術(shù) 249
7.7.1 概述 249
7.7.2 顏色紋理映射 250
7.7.3 幾何紋理映射 253
7.7.4 環(huán)境映射 254
7.8 OpenGL真實感圖形 255
7.8.1 OpenGL光照函數(shù) 255
7.8.2 物體表面特性函數(shù) 259
7.8.3 OpenGL紋理映射 260
7.8.4 編程實例—紋理映射 263
7.9 圖形流水線再分析 266
習題7 268
參考文獻 269
附錄A 課程實驗指導 270
附錄B 模擬試題 316