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目录1

第1章 绪论1

1.1 计算机图形学的研究内容1

1.2 计算机图形学发展的历史回顾1

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿3

1.3.1 计算机辅助设计与制造3

1.3.2 可视化4

1.3.3 真实感图形实时绘制与自然景物仿真5

1.3.4 计算机动画6

1.3.5 用户接口7

1.3.6 计算机艺术8

1.4 图形设备8

1.4.1 图形显示设备8

3.5.2 双线性Coons曲面9

1.4.2 图形处理器13

1.4.3 图形输入设备14

习题16

第2章 光栅图形学17

2.1 直线段的扫描转换算法17

2.1.1 DDA法17

2.1.2 中点画线法18

2.1.3 Bresenham算法20

2.2 圆弧的扫描转换算法22

2.2.1 圆的特征22

2.2.2 中点画圆法22

2.3 多边形的扫描转换与区域填充23

2.3.1 多边形的扫描转换23

2.3.2 区域填充算法27

2.4 字符30

2.4.1 点阵字符31

2.4.2 矢量字符31

2.4.3 字符属性31

2.5 裁剪31

2.5.1 直线段裁剪32

2.5.2 多边形裁剪36

2.6.1 提高分辨率39

2.5.3 字符裁剪39

2.6 反走样39

2.6.2 区域采样40

2.6.3 加权区域采样41

2.7 消隐41

2.7.2 消除隐藏线42

2.7.1 消隐的分类42

2.7.3 消除隐藏面44

习题55

第3章 几何造型技术56

3.1 参数曲线和曲面56

3.1.1 曲线曲面的表示56

3.1.2 曲线的基本概念58

3.1.3 插值、拟合和光顺60

3.1.4 参数化61

3.1.5 参数曲线的代数和几何形式62

3.1.6 连续性63

3.1.7 参数曲面的基本概念64

3.2.1 Bézier曲线的定义和性质65

3.2 Bézier曲线与曲面65

3.2.2 Bézier曲线的递推（de Casteljau）算法68

3.2.3 Bézier曲线的拼接69

3.2.4 Bézier曲线的升阶与降阶70

3.2.5 Bézier曲面71

3.2.6 三边Bézier曲面片74

3.3 B样条曲线与曲面77

3.3.1 B样条的递推定义和性质77

3.3.2 B样条曲线的性质79

3.3.3 de Boor算法81

3.3.4 节点插入算法82

3.3.5 B样条曲面84

3.4 NURBS曲线与曲面84

3.4.1 NURBS曲线的定义85

3.4.2 齐次坐标表示86

3.4.3 权因子的几何意义86

3.4.4 圆锥曲线的NURBS表示87

3.4.5 NURBS曲线的修改87

3.4.6 非均匀有理B样条（NURBS）曲面89

3.5 Coons曲面89

3.5.1 基本概念89

3.5.3 双三次Coons曲面91

3.6 形体在计算机内的表示93

3.6.1 引言93

3.6.2 形体表示模型95

3.6.3 形体的边界表示模型100

3.7 求交分类105

3.7.1 求交分类简介105

3.7.2 求交分类策略106

3.7.3 基本的求交算法107

3.8.1 Parasolid系统111

3.8 实体造型系统简介111

3.8.2 ACIS系统113

习题115

第4章 真实感图形学117

4.1 颜色视觉117

4.1.1 基本概念118

4.1.2 三色学说119

4.1.3 CIE色度图119

4.1.4 常用的颜色模型121

4.2 简单光照明模型124

4.2.1 相关知识124

4.2.2 Phong光照明模型125

4.2.3 增量式光照明模型128

4.2.4 阴影的生成130

4.3 局部光照明模型131

4.3.1 理论基础132

4.3.2 局部光照明模型133

4.4 光透射模型134

4.4.2 Whitted光透射模型135

4.4.1 透明效果的简单模拟135

4.4.3 Hall光透射模型136

4.4.4 简单光反射透射模型138

4.5 纹理及纹理映射138

4.5.1 纹理概述138

4.5.2 二维纹理域的映射139

4.5.3 三维纹理域的映射140

4.6.1 光线跟踪算法141

4.5.4 几何纹理141

4.6 整体光照明模型141

4.6.2 辐射度方法150

4.7 实时真实感图形学技术157

4.7.1 层次细节显示和简化158

4.7.2 基于图像的绘制技术160

习题162

5.1.1 Open GL概述163

第5章 图形标准163

5.1 Open GL163

5.1.2 Open GL程序结构165

5.1.3 基本几何元素168

5.1.4 坐标变换175

5.1.5 光照处理182

5.2 VRML188

5.2.1 VRML简介188

5.2.2 线性变换192

5.2.3 场景交互199

5.2.4 VRML节点202

5.2.5 VRML展望206

习题207

附录A 计算机图形学的数学基础208

附录B 图形的几何变换212

附录C 形体的投影变换218

参考文献222