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第1章 绪论1

1.1计算机图形学的概念及研究内容1

目录1

1.2计算机图形学的发展2

1.2.1计算机图形学硬件的发展2

1.2.2计算机图形学软件的发展3

1.2.3计算机图形学在我国的发展4

1.3计算机图形学的应用4

1.3.1计算机辅助设计与制造5

1.3.2计算机艺术5

1.3.3计算机辅助教学5

1.3.7过程控制及系统环境模拟6

1.4.1科学计算可视化6

1.4计算机图形学的当前研究课题6

1.3.5医疗诊断6

1.3.4办公自动化和电子出版技术6

1.3.6计算机动画6

1.4.2人机交互界面7

1.4.3虚拟现实7

1.4.4并行处理技术7

小结7

综合练习一8

2.1计算机图形系统的构成9

第2章 计算机图形系统9

2.2计算机图形显示器10

2.2.1阴极射线管显示器11

2.2.2图形显示器类型13

2.2.3其他图形显示器16

2.2.4显示配置20

2.3计算机图形输入设备21

2.3.1键盘21

2.3.3光笔22

2.3.2鼠标22

2.3.4图像扫描仪23

2.3.5跟踪球24

2.3.6触摸屏24

2.3.7数字化仪24

2.4计算机图形输出设备25

2.4.1绘图仪25

2.3.9视觉系统25

2.3.8声音系统25

2.4.2打印机26

小结27

综合练习二27

第3章 OpenGL编程基础29

3.1OpenGL的简介29

3.1.1OpenGL概述29

3.1.2OpenGL的功能30

3.2.1GLUT的概述及安装31

3.1.3OpenGL的组成31

3.2OpenGL应用工具包GLUT31

3.2.2GLUT函数32

3.3OpenGL初步编程37

3.3.1OpenGL函数命名与数据类型38

3.3.2库和头文件39

3.3.3一个简单的OpenGL程序40

3.3.4窗口坐标设置44

小结49

综合练习三49

第4章 基本图元的生成50

4.1基本绘图元素50

4.2直线的生成51

4.2.1概述51

4.2.2数值微分法52

4.2.3中点面线法53

4.2.4Bresenham算法55

4.3圆的生成57

4.3.1概述57

4.3.2Bresenham画圆法58

4.4椭圆的生成59

4.4.1概述59

4.4.2中点椭圆算法60

4.5区域填充63

4.5.1多边形区域填充63

4.5.2边缘填充67

4.5.3种子填充68

4.6OpenGL中基本几何图形的绘制70

4.6.1点的绘制70

4.6.2线的绘制73

4.6.3多边形的绘制77

综合练习四83

小结83

第5章 二维图形变换84

5.1基本几何变换84

5.1.1平移变换84

5.1.2旋转变换85

5.1.3比例变换86

5.1.4对称变换86

5.1.5错切变换88

5.2几何变换的矩阵表示89

5.2.1齐次坐标与平移变换89

5.2.2二维图形齐次坐标变换矩阵90

5.3复合变换92

5.3.1复合平移92

5.3.2复合旋转92

5.3.3复合缩放93

5.3.4绕任意点旋转93

5.3.6对任意直线作对称变换94

5.3.5对任意点作比例变换94

5.4二维观察95

5.4.1二维图形坐标系统95

5.4.2二维观察流程96

5.4.3观察参考坐标系97

5.4.4窗口到视区的变换97

5.5二维图形裁剪99

5.5.1点的裁剪99

5.5.2线段的裁剪100

5.5.3多边形的裁剪107

5.5.4其他图形的裁剪108

5.6OpenGL中的二维图形变换109

小结112

综合练习五112

6.1人机交互界面技术及其特点114

6.1.1建立模型114

第6章 交互式绘图技术114

6.1.2窗口资源的充分利用115

6.1.3信息反馈116

6.1.4同一性原则117

6.1.5操作的简单化117

6.1.6Undo功能及误操作的处理117

6.1.7界面的亲和度及其多样化服务118

6.2数据输入设备及输入处理118

6.2.1数据输入设备119

6.2.2数据输入处理121

6.3交互式绘图技术122

6.3.1基本绘图技术122

6.3.2基本三维技术126

6.4OpenGL中的交互式绘图技术127

6.4.1选择127

6.4.2反馈133

综合练习六138

小结138

第7章 三维物体的表示139

7.1多边形表面139

7.2曲线／曲面基础知识140

7.2.1曲线／曲面描述方法的发展140

7.2.2曲线／曲面的参数表示141

7.2.3插值与逼近142

7.2.4参数连续性与几何连续性144

7.2.5基函数145

7.3次曲面145

7.4次样条146

7.4.1三次样条函数的提出146

7.4.2三次Hermite样条147

7.5Bézier曲线／曲面149

7.5.1Bézier曲线的定义149

7.5.2Bezier曲线的性质150

7.5.3Bézier曲线的拼接153

7.5.4Bézier曲线的递推算法154

7.5.5Bézier曲面155

7.6B样条曲线／曲面157

7.6.1B样条曲线的定义157

7.6.2B样条曲线的分类161

7.6.3B样条曲线的性质165

7.6.4B样条曲面167

7.7NURBS曲线／曲面168

7.7.1NURBS曲线／曲面的定义168

7.7.2NURBS曲线／曲面的特点170

7.8OpenGL中的曲线／曲面170

7.8.1二次曲面170

7.8.2Bézier曲线／曲面175

7.8.3NURBS曲线／曲面184

综合练习七191

小结191

第8章 三维图形变换193

8.1三维几何变换193

8.1.1三维齐次坐标矩阵193

8.1.2三维基本几何变换194

8.1.3三维复合变换199

8.2投影变换201

8.2.1正平行投影202

8.2.2正轴侧投影205

8.2.3斜平行投影207

8.2.4透视投影208

8.3三维观察211

8.3.1观察坐标系212

8.3.2从世界坐标到观察坐标的变换213

8.3.3观察空间213

8.3.4规范化投影空问215

8.3.5三维观察流程216

8.4三维裁剪217

8.5OpenGL中的三维图形变换218

8.5.1OpenGL中的矩阵操作函数219

8.5.2几何变换220

8.5.3投影变换224

8.5.4视区变换228

8.5.5裁剪变换228

8.5.6矩阵堆栈230

小结232

综合练习八233

第9章 可见面判别算法234

9.1可见面判别算法基础知识234

9.1.1可见面的几何二义性234

9.1.2凸多面体的隐藏线消除235

9.1.3判别的计算236

9.1.4凹多面体的隐藏线消除237

9.2深度缓存算法239

9.3扫描线算法241

9.4家算法244

9.5区域细分算法246

小结249

综合练习九249

第10章 真实感图形的生成与处理250

10.1概述250

10.2简单光照模型251

10.2.1环境光251

10.2.2镜面反射光252

10.2.3漫反射光252

10.2.4Phong模型253

10.3明暗处理方法255

10.3.1恒定光强的明暗处理255

10.3.2Gouraud明暗处理255

10.3.3Phong法向插值法257

10.4透明的处理258

10.5阴影产生技术260

10.6整体光照模型与光线跟踪260

10.6.1Whitted光照模型261

10.6.2光线跟踪算法261

10.6.3光线跟踪的反走样技术263

10.7纹理处理264

10.7.1纹理映射265

10.7.2扰动映射266

10.8颜色267

10.8.1颜色的性质267

10.8.2颜色模型268

10.9OpenGL中的真实感图形的生成270

10.9.1颜色270

10.9.2光照274

综合练习十288

小结288

附录A TurboC/C++的图形系统函数289

A.1屏幕的设置289

A.2绘图颜色和线型特性的确定290

A.3填充的设置292

A.4图形模式下的文本设置292

A.5常用的绘图函数293

A.6图形存取函数295

附录B 常用OpenGL绘图函数297

B.1模式设置与执行函数297

B.2OpenGL的应用工具包297

GLUT函数297

B.3基本几何图元的绘制函数298

B.4图形变换命令299

B.5曲线与曲面绘制函数300

B.5.1二次曲面函数300

B.5.2求值器函数301

B.5.3NURBS函数302

B.6选择与反馈函数302

B.7颜色与光照函数303

参考答案304

第1章304

第2章304

第3章304

第4章305

第5章306

第6章307

第7章308

第8章308

第9章309

第10章310

参考文献312