計算機圖形學——理論、工具與套用（第3版）

《計算機圖形學——理論、工具與套用（第3版）》是2013年9月電子工業出版社出版的圖書，作者是魏海濤。

基本介紹

• 書名：計算機圖形學——理論、工具與套用（第3版）
• 作者：魏海濤
• ISBN：9787121207938
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2013年9月
• 頁數：300
• 字數：480千字
• 開本：16(185*260)
• 版次：01-01

內容簡介

本書是“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材。全書分為兩個篇章，分別對二維圖形學和三維圖形學基礎進行了講解，主要包括計算機圖形學導論、圖形的描述與生成、圖形的基本運算、圖形的觀察運算、圖形的數據結構以及平面物體、曲面物體、燈光模型的構建與顯示和OpenGL圖形標準與套用等內容。同時，本書提出了改革國內外計算機圖形學以圖形標準為主的教學模式的相關建議，界定了計算機圖形學的學科內涵與計算機科學的學科結構，明確了計算機圖形學作為可視化與物理仿真應用程式在計算機科學中的地位與作用，構建了計算機圖形學“理論（軟體系統、建模、仿真、程式設計）、工具（OpenGL圖形標準）與套用（3D動畫）”3個學科形態的教材新體系，形成了面向科學思維的教學方法。全書配套有電子課件、算法程式原始碼等教學資源，供教師教學參考。本教材可作為高等院校計算機、信息處理、數學、物理、機械、地理、土木工程等專業的本科生與研究生，掌握電腦程式設計的基本方法、計算機仿真入門並進行計算思維訓練的重要教科書。

圖書目錄

第0章 計算機圖形學導論

0.1 計算機圖形學的系統理論

0.2 計算機圖形學研發的多種開發工具

0.3 計算機圖形學的套用

0.4 計算機圖形學學科當前的研究熱點與發展方向

0.5 計算機圖形學學習的參考資料本章小結： 建設成熟的課程教學內容是搞好課程教學工作的前提

習題0

上篇 二維圖形學基礎

第1章 線段圖形的描述與生成

1．1 直線的描述與生成

1．1．1 直線的簡單微分算法

1．1．2 直線的整數算法

1.2 圓與橢圓的描述與生成

1.2.1 圓的角度微分法

1.2.2 橢圓的角度微分法

1.3 自由曲線的描述與生成

1.3.1 三次樣條曲線

1.3.2 三次參數樣條曲線

1.3.3 貝齊埃曲線

1.3.4 B樣條曲線

1.4 矢量字元的描述與生成

本章小結： 直線與曲線的描述、 建模與生成

習題1

第2章 實面積圖形的描述與生成

2.1 多邊形的描述與填充

2.1．1 多邊形的定義與性質

2.1.2 多邊形的填充原理

2.1.3 多邊形的（YX）填充算法

2.1.4 多邊形的Y-X填充算法

2.1.5 多邊形的優先權填充算法

2.2 直線的反走樣顯示處理技術

2.2.1 反走樣直線的面積採樣生成算法

2.2.2 反走樣直線的加權面積採樣生成算法

本章小結： 多邊形的描述、 建模、 生成與直線的反走樣顯示技術

習題2

第3章 圖形的基本運算

3．1 圖形的幾何變換

3.1.1 幾何變換常用的齊次坐標變換矩陣

3.1.2 二維圖形的連續幾何變換

3．2 圖形的布爾運算

3．2．1 正則布爾運算公式

3．2．2 A， B多邊形之間的相互關係， 對生成新多邊形的影響

本章小結： 圖形建模方法的提升

習題3

第4章 圖形的觀察運算

4.1 圖形的開窗

4．1．1 圖形學中常用的坐標系

4.1.2 視窗、 視區及圖形的窗視坐標變換

4.2 圖形的裁剪

4．2．1 點與字元的裁剪

4．2．2 直線的裁剪

4.2.3 曲線的裁剪

4.2.4 實面積多邊形的裁剪

本章小結： 圖形數據輸出顯示的完整處理過程

習題4

第5章 圖形數據與命令的輸入

5.1 圖形數據輸入常用的編程處理方法

5.1.1 利用高級圖形專用語言編程輸入圖形數據

5.1.2 利用圖形輸入設備互動輸入圖形數據

5.1.3 圖形標準為圖形數據輸入提供的互動處理方法

5.2 光柵掃描圖形顯示器常用的互動輸入處理技術

5.2.1 光柵掃描圖形顯示器的工作原理與軟體功能

5.2.2 圖形的定位、 拾取、 命令選擇等互動輸入處理技術

5.3 圖形系統互動設計的基本方法

5.3.1 圖形系統互動設計的重要性與發展

5.3.2 圖形系統互動設計的基本方法

本章小結： 提高向計算機輸入數據的效率， 是人們編程追求的目標之一

習題5

第6章 圖形的數據結構

6.1 複合圖形元素

6.1.1 圖形組

6.1.2重複圖

6.2 圖形的基本編輯功能

6.3 圖形系統的數據結構與數據處理流程

本章小結： 圖形軟體系統的構建原理

習題6

下篇 三維圖形學基礎

第7章 照相機模型的建立與三維幾何圖形的顯示

7.1 三維圖形幾何模型的幾何變換

7.2 三維圖形幾何模型的投影（用矩陣方式描述光線的傳播過程）

7.2.1 三維圖形幾何模型常用的坐標系

7.2.2 平行投影的基本原理與描述方法

7.2.3 正透視投影的基本原理與描述方法

7.3 照相機模型功能描述方法

7.3.1 照相機模型的兩種觀察空間與描述方法

7.3.2 三維直線的平行投影顯示在照相機模型中的實現方法

7.3.3 三維直線的透視投影顯示在照相機模型中的實現方法

本章小結： 照相機模型顯示三維圖形的原理

習題7

第8章 平面物體幾何模型的構建與圖形顯示

8.1 平面物體的描述與數據結構

8.1.1 平面物體的幾何信息與拓撲信息

8.1.2 平面物體幾何模型常用的表示方法

8.1.3 平面物體幾何模型常用的數據結構

8.2 平面物體的全剖切運算

8.2.1 全剖面的定義與平面物體的頂點分類

8.2.2 被剖物體有效剖面的形成

8.2.3 被剖平面物體截面的形成

8.2.4 形成新的剖面體

8.3 平面物體的集合運算

8.3.1 求交

8.3.2 分類

8.3.3 合併

8.4 平面物體線框模型的真實感圖形顯示——隱藏線的消除

8.5 平面物體表面模型的真實感圖形顯示——隱藏面的消除

8.5.1 Z緩衝器算法

8.5.2 掃描線深度快取算法

8.5.3 間隔掃描線算法

8.5.4 Warnock算法

8.5.5 多邊形的BSP算法

8.5.6 A緩衝器算法

本章小結： 平面物體幾何建模與圖形顯示方法的成熟

習題8

第9章 曲面物體幾何模型的構建基礎與線框模型圖形顯示

9.1 三維物體幾何模型常用的描述方法

9.1.1 八叉樹表示法

9.1.2 掃描表示法

9.1.3 邊界表示法

9.1.4 元球表示法

9.1.5 蒙皮表示法

9.1.6 物體幾何模型表示方法的選擇

9.2 曲面物體的幾何造型

9.2.1 常用曲面的數學描述函式

9.2.2 幾何造型中的相交計算問題

9.2.3 用旋轉曲面以及貝齊埃曲線、 曲面構建茶壺的幾何模型

9.3 曲面物體線框模型的圖形顯示

9.3.1 曲面物體輪廓線的定義與圖形顯示

9.3.2 用等值線方法顯示曲面物體的幾何形狀

本章小結： 曲面物體幾何模型的構建與圖形顯示任重而道遠

習題9

第10章 燈光模型的建立與光照物體的圖形顯示

10.1 燈光物理模型

10.1.1 光源與光線幾何模型

10.1.2 顏色

10.1.3 顏色模型

10.2 物體的照明模型

10.2.1 物體的簡單光照模型

10.2.2 透明體的透明模型

10.3 曲面物體表面模型的真實感圖形顯示

10.3.1 曲面物體、透明物體表面的著色處理

10.3.2 物體表面的紋理顯示（逐點仿真光線照射物體表面產生的反光顯示效果）

10.3.3 物體的陰影顯示

10.4 高度真實感圖形的顯示技術

10.4.1 整體光照模型與光線跟蹤算法

10.4.2 輻射度算法（仿真漫射光傳播確定物體表面的色彩與亮度）

本章小結： 用仿真光線傳播的方法生成像照片一樣的三維真實感圖形

習題10

第11章 OpenGL圖形標準與套用

11.1 OpenGL的基本功能與工作原理

11.2 Windows中OpenGL編程的環境設定與語法約定

11.3 OpenGL中讀寫一個像素點的實現方法

11.4 OpenGL用幾何與材質參數、 燈光與照相機參數描述並顯示光照物體圖形

11.5 OpenGL的堆疊與圖形的幾何變換

11.6 OpenGL的紋理與物體表面光滑紋理的圖形顯示

11.7 OpenGL的互動輸入與拾取

本章小結： 調用圖形標準輕鬆實現三維圖形的實時顯示

本教材界定重要專業術語索引

參考文獻