《計算機圖形學實用技術（第2版）》是2010年清華大學出版社出版的圖書，作者是陳元琰。
基本介紹
- 書名：計算機圖形學實用技術（第2版）
- 作者：陳元琰等
- ISBN：9787302147169
- 定價：30元
- 出版時間：2010-7-9
- 裝幀：平裝
- 印次：2-5
內容簡介,圖書前言,圖書目錄,
內容簡介
本書介紹計算機圖形學的有關原理、算法及實現，從計算機圖形學的基本圖形生成講起，採取循序漸進的內容安排，由簡單到複雜，由二維到三維，理論與實踐相結合，對書中的算法都儘量給出C程式，在後面的實驗指導中每章有一個VC編程案例，讀者只需按照書中講解就可容易地在計算機上得到驗證，從而為深入理解圖形學原理提供最重要的保證，並為今後的計算機圖形學套用打下堅實的實踐基礎和增加編程積累。全書共7章，分別為緒論、互動式圖形軟體設計、基本圖形生成、圖形變換、曲線和曲面、三維幾何造型和真實感圖形。最後是一個實驗指導，介紹如何用VC編程實現各種計算機圖形學算法。
本書可作為高等院校各專業本專科生《計算機圖形學》或《計算機繪圖》的教材，也可作為廣大計算機圖形學愛好者的自學教材或工作參考書。
本書可作為高等院校各專業本專科生《計算機圖形學》或《計算機繪圖》的教材，也可作為廣大計算機圖形學愛好者的自學教材或工作參考書。
圖書前言
隨著計算機套用的廣泛普及和深入，我國高校本專科生的大量擴招，必然促使計算機專業人員和廣大非計算機專業的套用人員從計算機圖形學的理論高度和計算機繪圖的實用角度來研究和開發計算機圖形生成技術及軟體。目前，有關計算機圖形學的理論、用C語言編寫的計算機繪圖和用VC進行標準Windows界面的圖形軟體設計都有許多圖書出版，但這些均是獨立出現的。在多年的教學、科研和開發工作中，我們深刻地體會到，沒有計算機圖形學的理論基礎，計算機圖形生成技術就無從談起。沒有用高級語言描述算法的詳細思路，計算機圖形學複雜的理論和方法就不能真正得到理解和套用。基於這些體會，作者認為很有必要編寫出版這本書，把計算機圖形學理論與計算機繪圖的實踐結合起來，在計算機圖形學理論與互動式圖形軟體設計之間架起一座橋樑，對圖形學的每個理論和方法儘量用詳細的算法程式描述出來，並掌握用Visual C++開發工具進行互動式圖形軟體設計實踐，使讀者在掌握理論與實踐兩方面均感到進退自如。
本書要求讀者有線性代數和C語言基礎，若有Visual C++基礎則更好。讀者可根據自身情況，在C語言或Visual C++的基礎上上機練習、掌握和套用計算機圖形學的各種算法，並開發一些具有實用性的小型圖形軟體。本書是作者在第1版基礎上的全新改版，知識結構更加合理，案例、技術更加實用。
本書由陳元琰主筆，張睿哲參與了第4章和第5章的編寫，吳東參與了第6章和第7章的編寫。由於作者水平有限，書中難免還存在疏漏和不足，殷切希望廣大讀者批評指正。
本書要求讀者有線性代數和C語言基礎，若有Visual C++基礎則更好。讀者可根據自身情況，在C語言或Visual C++的基礎上上機練習、掌握和套用計算機圖形學的各種算法，並開發一些具有實用性的小型圖形軟體。本書是作者在第1版基礎上的全新改版，知識結構更加合理，案例、技術更加實用。
本書由陳元琰主筆，張睿哲參與了第4章和第5章的編寫，吳東參與了第6章和第7章的編寫。由於作者水平有限，書中難免還存在疏漏和不足，殷切希望廣大讀者批評指正。
圖書目錄
第1章 緒論 1
1.1 計算機圖形學的概念、發展和套用 1
1.1.1 計算機圖形學的概念 1
1.1.2 計算機圖形學的發展 2
1.1.3 計算機圖形學的套用 4
1.2 計算機圖形系統 6
1.2.1 計算機圖形系統硬體 7
1.2.2 計算機圖形系統軟體 7
1.3 計算機圖形標準 8
1.3.1 圖形標準 8
1.3.2 圖形設備接口標準 10
1.3.3 圖形元檔案標準 10
1.3.4 基本圖形交換規範 11
習題 12
第2章 互動式圖形軟體設計 13
2.1 互動式圖形軟體設計方法 13
2.1.1 Visual C++ 6.0開發環境和開發工具概述 13
2.1.2 MFC類庫簡介 15
2.1.3 使用AppWizard生成圖形應用程式的框架 18
2.1.4 使用資源編輯器生成圖形用戶界面 21
2.1.5 利用訊息映射和訊息處理實現互動式繪圖 23
2.2 CDC圖形程式庫 28
2.2.1 繪圖工具選擇 28
2.2.2 坐標系統設定與轉換 31
2.2.3 繪圖模式與背景設定 33
2.2.4 圖形繪製 34
2.2.5 區域填充 37
2.3 面向對象的畫圖程式設計 37
2.3.1 類與數據封裝 38
2.3.2 派生類與繼承性 39
2.3.3 虛函式與多態性 40
2.3.4 數據存儲與螢幕重繪 40
2.3.5 畫圖程式的設計思路 41
2.4 圖形類的定義 42
2.4.1 圖形基類CShape 42
2.4.2 直線類CLine 43
2.4.3 貝濟埃曲線類CBezier 44
2.4.4 矩形類CRectangle 45
2.4.5 圓類CCircle 47
2.4.6 橢圓類CEllipse 48
2.4.7 多邊形類CPolygon 50
2.5 畫圖程式的實現 51
2.5.1 建立繪圖程式框架 51
2.5.2 增加繪圖選單 52
2.5.3 在螢幕上畫圖 56
2.5.4 在文檔類中保存圖形 62
2.5.5 創建線型線寬對話框 66
2.5.6 圖形程式的編譯運行 72
習題 72
第3章 基本圖形生成 73
3.1 直線的生成 73
3.1.1 數值微分法 74
3.1.2 中點畫線法 75
3.1.3 Bresenham畫線算法 77
3.2 圓與橢圓的生成 78
3.2.1 圓的特性 78
3.2.2 中點畫圓法 79
3.2.3 Bresenham畫圓算法 81
3.2.4 橢圓的生成算法 82
3.3 區域填充 84
3.3.1 有序邊表填充算法 85
3.3.2 邊填充算法 90
3.3.3 種子填充算法 90
3.3.4 圓和橢圓的填充 94
3.3.5 圖案填充 95
3.4 裁剪 96
3.4.1 點的裁剪 97
3.4.2 直線段的裁剪 97
3.4.3 多邊形的裁剪 103
3.5 線寬與線型的處理 109
3.5.1 直線線寬的處理 109
3.5.2 圓弧線寬的處理 111
3.5.3 線型的處理 111
習題 112
第4章 圖形變換 113
4.1 幾何變換 113
4.1.1 幾何變換的齊次坐標法 113
4.1.2 二維基本變換 114
4.1.3 二維組合變換 119
4.1.4 三維基本變換 121
4.1.5 三維組合變換 127
4.1.6 參數圖形的幾何變換 128
4.2 投影變換 133
4.2.1 正投影變換 133
4.2.2 正軸測投影變換 135
4.2.3 斜軸測投影變換 138
4.2.4 透視投影變換 140
4.3 視窗視區變換 144
4.3.1 坐標系 144
4.3.2 視窗與視區 145
4.3.3 視窗-視區變換 146
4.4 視向變換 147
4.4.1 世界坐標系和觀察坐標系 147
4.4.2 視向變換矩陣 148
習題 151
第5章 曲線和曲面 152
5.1 曲線和曲面基礎 152
5.1.1 規則曲線和曲面的3種坐標表示法 152
5.1.2 參數樣條曲線和曲面的常用術語 155
5.2 二次插值樣條曲線 156
5.2.1 二次插值樣條曲線的數學表達式 156
5.2.2 二次插值樣條曲線的加權合成 158
5.2.3 二次插值樣條曲線的端點條件 160
5.2.4 二次插值樣條曲線的性質 162
5.3 三次插值樣條曲線 163
5.3.1 三次自然樣條曲線 164
5.3.2 Hermite樣條曲線 164
5.3.3 Cardinal樣條曲線 166
5.4 貝濟埃曲線和曲面 167
5.4.1 貝濟埃曲線的數學表達式 168
5.4.2 二次貝濟埃曲線 169
5.4.3 三次貝濟埃曲線 170
5.4.4 反算Bezier曲線控制點 171
5.4.5 貝濟埃曲線生成算法 171
5.4.6 貝濟埃曲面 172
5.5 B樣條曲線和曲面 173
5.5.1 B樣條曲線的數學表達式 174
5.5.2 二次B樣條曲線 174
5.5.3 三次B樣條曲線 176
5.5.4 反求B樣條曲線的控制點及其端點性質 178
5.5.5 三次B樣條曲線的特殊處理 179
5.5.6 三次B樣條曲線的C源程式 180
5.5.7 B樣條曲面 180
5.6 有理樣條曲線 182
5.6.1 有理Bezier曲線 182
5.6.2 有理B樣條曲線 184
5.6.3 非均勻有理B樣條（NURBS）曲線 186
習題 187
第6章 三維幾何造型 189
6.1 形體的定義和存儲模型 189
6.1.1 形體的定義 189
6.1.2 形體的存儲模型 191
6.2 實體表示方法 194
6.2.1 構造的實體幾何法 195
6.2.2 邊界表示法 196
6.2.3 掃描表示法 197
6.2.4 特徵表示法 198
6.2.5 單元分解表示法 199
6.3 布爾運算 201
6.3.1 布爾運算的概念 201
6.3.2 多邊形的描述 201
6.3.3 多邊形重疊性檢驗 202
6.3.4 布爾運算的規則 203
6.4 分形幾何造型 205
6.4.1 分形和分形幾何造型的概念 205
6.4.2 分形維數和分型幾何造型 206
6.4.3 典型分形曲線集 207
習題 220
第7章 真實感圖形 221
7.1 消除隱藏線 221
7.1.1 平面體的消隱處理 222
7.1.2 曲面體的消隱處理 228
7.2 消除隱藏面 242
7.2.1 基本檢測 242
7.2.2 畫家算法 245
7.2.3 深度緩衝器算法（Z緩衝區算法） 247
7.2.4 掃描線算法 248
7.2.5 區域細分算法 250
7.3 光照模型與明暗效應 251
7.3.1 光照的基本模型 251
7.3.2 局部光照模型 254
7.3.3 整體光照模型 256
7.3.4 明暗處理方法 257
7.4 紋理圖案映射 259
7.4.1 確定映射關係 260
7.4.2 平面圖案的矢量化處理與離散細分 261
7.4.3 映射效果的三維顯示 261
習題 268
實驗指導 270
實驗A 基本圖形生成編程 270
A.1 增加選單及其命令處理函式 270
A.2 修改視圖類，支持螢幕繪圖 282
實驗B 圖形變換編程 287
B.1 增加幾何變換和投影變換選單 288
B.2 修改視圖類，支持螢幕繪圖 293
實驗C 曲線編程 297
C.1 增加選單及其命令處理函式 297
C.2 修改視圖類，支持螢幕繪圖 301
實驗D 三維幾何造型編程 305
實驗E 真實感圖形編程 311
附錄 計算機圖形學函式館 314
附1 全局函式原型定義 315
附2 全局函式的實現 318
參考文獻 326
1.1 計算機圖形學的概念、發展和套用 1
1.1.1 計算機圖形學的概念 1
1.1.2 計算機圖形學的發展 2
1.1.3 計算機圖形學的套用 4
1.2 計算機圖形系統 6
1.2.1 計算機圖形系統硬體 7
1.2.2 計算機圖形系統軟體 7
1.3 計算機圖形標準 8
1.3.1 圖形標準 8
1.3.2 圖形設備接口標準 10
1.3.3 圖形元檔案標準 10
1.3.4 基本圖形交換規範 11
習題 12
第2章 互動式圖形軟體設計 13
2.1 互動式圖形軟體設計方法 13
2.1.1 Visual C++ 6.0開發環境和開發工具概述 13
2.1.2 MFC類庫簡介 15
2.1.3 使用AppWizard生成圖形應用程式的框架 18
2.1.4 使用資源編輯器生成圖形用戶界面 21
2.1.5 利用訊息映射和訊息處理實現互動式繪圖 23
2.2 CDC圖形程式庫 28
2.2.1 繪圖工具選擇 28
2.2.2 坐標系統設定與轉換 31
2.2.3 繪圖模式與背景設定 33
2.2.4 圖形繪製 34
2.2.5 區域填充 37
2.3 面向對象的畫圖程式設計 37
2.3.1 類與數據封裝 38
2.3.2 派生類與繼承性 39
2.3.3 虛函式與多態性 40
2.3.4 數據存儲與螢幕重繪 40
2.3.5 畫圖程式的設計思路 41
2.4 圖形類的定義 42
2.4.1 圖形基類CShape 42
2.4.2 直線類CLine 43
2.4.3 貝濟埃曲線類CBezier 44
2.4.4 矩形類CRectangle 45
2.4.5 圓類CCircle 47
2.4.6 橢圓類CEllipse 48
2.4.7 多邊形類CPolygon 50
2.5 畫圖程式的實現 51
2.5.1 建立繪圖程式框架 51
2.5.2 增加繪圖選單 52
2.5.3 在螢幕上畫圖 56
2.5.4 在文檔類中保存圖形 62
2.5.5 創建線型線寬對話框 66
2.5.6 圖形程式的編譯運行 72
習題 72
第3章 基本圖形生成 73
3.1 直線的生成 73
3.1.1 數值微分法 74
3.1.2 中點畫線法 75
3.1.3 Bresenham畫線算法 77
3.2 圓與橢圓的生成 78
3.2.1 圓的特性 78
3.2.2 中點畫圓法 79
3.2.3 Bresenham畫圓算法 81
3.2.4 橢圓的生成算法 82
3.3 區域填充 84
3.3.1 有序邊表填充算法 85
3.3.2 邊填充算法 90
3.3.3 種子填充算法 90
3.3.4 圓和橢圓的填充 94
3.3.5 圖案填充 95
3.4 裁剪 96
3.4.1 點的裁剪 97
3.4.2 直線段的裁剪 97
3.4.3 多邊形的裁剪 103
3.5 線寬與線型的處理 109
3.5.1 直線線寬的處理 109
3.5.2 圓弧線寬的處理 111
3.5.3 線型的處理 111
習題 112
第4章 圖形變換 113
4.1 幾何變換 113
4.1.1 幾何變換的齊次坐標法 113
4.1.2 二維基本變換 114
4.1.3 二維組合變換 119
4.1.4 三維基本變換 121
4.1.5 三維組合變換 127
4.1.6 參數圖形的幾何變換 128
4.2 投影變換 133
4.2.1 正投影變換 133
4.2.2 正軸測投影變換 135
4.2.3 斜軸測投影變換 138
4.2.4 透視投影變換 140
4.3 視窗視區變換 144
4.3.1 坐標系 144
4.3.2 視窗與視區 145
4.3.3 視窗-視區變換 146
4.4 視向變換 147
4.4.1 世界坐標系和觀察坐標系 147
4.4.2 視向變換矩陣 148
習題 151
第5章 曲線和曲面 152
5.1 曲線和曲面基礎 152
5.1.1 規則曲線和曲面的3種坐標表示法 152
5.1.2 參數樣條曲線和曲面的常用術語 155
5.2 二次插值樣條曲線 156
5.2.1 二次插值樣條曲線的數學表達式 156
5.2.2 二次插值樣條曲線的加權合成 158
5.2.3 二次插值樣條曲線的端點條件 160
5.2.4 二次插值樣條曲線的性質 162
5.3 三次插值樣條曲線 163
5.3.1 三次自然樣條曲線 164
5.3.2 Hermite樣條曲線 164
5.3.3 Cardinal樣條曲線 166
5.4 貝濟埃曲線和曲面 167
5.4.1 貝濟埃曲線的數學表達式 168
5.4.2 二次貝濟埃曲線 169
5.4.3 三次貝濟埃曲線 170
5.4.4 反算Bezier曲線控制點 171
5.4.5 貝濟埃曲線生成算法 171
5.4.6 貝濟埃曲面 172
5.5 B樣條曲線和曲面 173
5.5.1 B樣條曲線的數學表達式 174
5.5.2 二次B樣條曲線 174
5.5.3 三次B樣條曲線 176
5.5.4 反求B樣條曲線的控制點及其端點性質 178
5.5.5 三次B樣條曲線的特殊處理 179
5.5.6 三次B樣條曲線的C源程式 180
5.5.7 B樣條曲面 180
5.6 有理樣條曲線 182
5.6.1 有理Bezier曲線 182
5.6.2 有理B樣條曲線 184
5.6.3 非均勻有理B樣條（NURBS）曲線 186
習題 187
第6章 三維幾何造型 189
6.1 形體的定義和存儲模型 189
6.1.1 形體的定義 189
6.1.2 形體的存儲模型 191
6.2 實體表示方法 194
6.2.1 構造的實體幾何法 195
6.2.2 邊界表示法 196
6.2.3 掃描表示法 197
6.2.4 特徵表示法 198
6.2.5 單元分解表示法 199
6.3 布爾運算 201
6.3.1 布爾運算的概念 201
6.3.2 多邊形的描述 201
6.3.3 多邊形重疊性檢驗 202
6.3.4 布爾運算的規則 203
6.4 分形幾何造型 205
6.4.1 分形和分形幾何造型的概念 205
6.4.2 分形維數和分型幾何造型 206
6.4.3 典型分形曲線集 207
習題 220
第7章 真實感圖形 221
7.1 消除隱藏線 221
7.1.1 平面體的消隱處理 222
7.1.2 曲面體的消隱處理 228
7.2 消除隱藏面 242
7.2.1 基本檢測 242
7.2.2 畫家算法 245
7.2.3 深度緩衝器算法（Z緩衝區算法） 247
7.2.4 掃描線算法 248
7.2.5 區域細分算法 250
7.3 光照模型與明暗效應 251
7.3.1 光照的基本模型 251
7.3.2 局部光照模型 254
7.3.3 整體光照模型 256
7.3.4 明暗處理方法 257
7.4 紋理圖案映射 259
7.4.1 確定映射關係 260
7.4.2 平面圖案的矢量化處理與離散細分 261
7.4.3 映射效果的三維顯示 261
習題 268
實驗指導 270
實驗A 基本圖形生成編程 270
A.1 增加選單及其命令處理函式 270
A.2 修改視圖類，支持螢幕繪圖 282
實驗B 圖形變換編程 287
B.1 增加幾何變換和投影變換選單 288
B.2 修改視圖類，支持螢幕繪圖 293
實驗C 曲線編程 297
C.1 增加選單及其命令處理函式 297
C.2 修改視圖類，支持螢幕繪圖 301
實驗D 三維幾何造型編程 305
實驗E 真實感圖形編程 311
附錄 計算機圖形學函式館 314
附1 全局函式原型定義 315
附2 全局函式的實現 318
參考文獻 326
