计算机图形学（第二版）

第1章 计算机图形学综述 

11 计算机辅助设计 

12 图示图形学 

13 计算机艺术 

14 娱乐 

15 教学与培训 

16 可视化 

17 图像处理 

18 图形用户界面

第2章 图形系统综述 

21 视频显示设备 

211 刷新式CRT 

212 光栅扫描显示器 

213 随机扫描显示器 

214 彩色CRT监视器 

215 直视存储管 

216 平板显示器 

217 三维观察设备 

218 立体感和虚拟现实系统 

22 光栅扫描系统 

221 视频控制器  

222 光栅扫描显示处理器  

23 随机扫描系统 

24 图形监视器与工作站 

25 输入设备 

251 键盘  

252 鼠标  

253 跟踪球和空间球  

254 操纵杆  

255 数据手套  

256 数字化仪  

257 图像扫描仪  

258 触摸板  

259 光笔  

2510 声音系统  

26 硬拷贝设备 

27 图形软件 

271 坐标表示  

272 图形功能  

273 软件标准  

274 PHIGS工作站  

小结 

参考文献 

练习题

第3章 输出图元 

31 点和线 

32 画线算法 

321 DDA算法 

322 Bresenham画线算法 

323 并行画线算法 

33 帧缓冲器的装载 

34 画线函数 

35 圆生成算法 

351 圆的特性 

352 中点圆算法 

36 椭圆生成算法 

361 椭圆的特征 

362 中点椭圆算法 

37 其他曲线 

371 圆锥曲线 

372 多项式和样条曲线 

38 并行曲线算法 

39 曲线函数 

310 像素编址和物体的几何表示 

3101 屏幕网格坐标 

3102 保留显示的物体的几何特性 

311填充区域图元 

3111 扫描线多边形填充算法 

3112 内-外测试 

3113 曲线边界区域的扫描线填充 

3114 边界填充算法 

3115 泛滥填充算法 

312 区域填充函数 

313 单元阵列 

314 字符生成 

小结 

参考文献 

练习题

第4章 输出图元的属性 



41 线属性 

411 线型 

412 线宽 

413 画笔或笔刷的选择 

414 线颜色 

42 曲线属性 

43 颜色和亮度等级 

431 颜色表 

432 灰度等级 

44 区域填充属性 

441 填充模式 

442 图案填充 

443 软填充 

45 字符属性 

451 文本属性 

452 标记属性 

46 束属性 

461 线的束属性 

462 区域填充束属性 

463 文本的束属性 

464 标记的束属性 

47 查询函数 

48 反走样 

481 直线段的过取样 

482 加权的像素掩模 

483 直线段的区域取样 

484 过滤技术 

485 像素移相 

486 直线亮度差的校正 

487 对区域边界进行反走样 

小结 

参考文献 

练习题

第5章 二维几何变换 

5.1 基本变换 

5.1.1 平移 

5.1.2 旋转 

5.1.3 缩放 

5.2 矩阵表达式和齐次坐标 

5.3 复合变换 

5.3.1 平移 

5.3.2 旋转 

5.3.3 缩放 

5.3.4 通用基准点旋转 

5.3.5 通用固定点缩放 

5.3.6 通用定向缩放 

5.3.7 连接特性 

5.3.8 通用复合变换和计算效率 

5.4 其他变换 

5.4.1 反射 

5.4.2 错切 

5.5 坐标系间的变换 

5.6 仿射变换 

5.7 变换函数 

5.8 变换的光栅方法 

小结 

参考文献 

练习题

第6章 二维观察 

6.1 观察流程 

6.2 观察参照坐标系 

6.3 窗口到视口的坐标变换 

6.4 二维观察函数 

6.5 裁剪操作 

6.6 点的裁剪 

6.7 线段的裁剪 

6.7.1 CohenSutherland线段裁剪算法 

6.7.2 梁友栋Barsky线段裁剪算法 

6.7.3 NichollLeeNicholl线段裁剪算法 

6.7.4 非矩形裁剪窗口的线段裁剪 

6.7.5 划分凹多边形 

6.8 多边形的裁剪 

6.8.1 SutherlandHodgeman多边形裁剪 

6.8.2 WeilerAtherton算法 

6.8.3 其他多边形的裁剪算法 

6.9 曲线的裁剪 

6.10 文字的裁剪 

6.11 外部裁剪 

小结 

参考文献 

练习题

第7章 结构和层次建模 



7.1 结构的概念 

7.1.1 基本结构函数 

7.1.2 设置结构属性 

7.2 编辑结构 

7.2.1 结构表和元素指针 

7.2.2 设置编辑模式 

7.2.3 插入结构元素 

7.2.4 替代结构元素 

7.2.5 删除结构元素 

7.2.6 标识结构元素 

7.2.7 从一个结构中将元素复制到另一个结构 

7.3 基本建模概念 

7.3.1 模型表示 

7.3.2 符号层次 

7.3.3 建模软件包 

7.4 使用结构来建立层次式模型 

7.4.1 局部坐标和建模变换 

7.4.2 模型变换 

7.4.3 结构层次 

小结 

参考文献 

练习题

第8章 图形用户界面和交互输入方法

8.1 用户对话 

8.1.1 窗口和图符 

8.1.2 适应多种熟练程度的用户 

8.1.3 一致性 

8.1.4 减少记忆量 

8.1.5 回退和出错处理 

8.1.6 反馈 

8.2 图形数据的输入 

8.2.1 输入设备的逻辑分类 

8.2.2 定位设备 

8.2.3 笔划设备 

8.2.4 字符串设备 

8.2.5 定值设备 

8.2.6 选择设备 

8.2.7 拾取设备 

8.3 输入功能 

8.3.1 输入模式 

8.3.2 请求模式 

8.3.3 请求模式下的定位和笔划输入 

8.3.4 请求模式下的字符串输入 

8.3.5 请求模式下的定值输入 

8.3.6 请求模式下的选择输入 

8.3.7 请求模式下的拾取输入 

8.3.8 取样模式 

8.3.9 事件模式 

8.3.10 输入模式的并行使用 

8.4 输入设备参数的初值 

8.5 交互式构图技术 

8.5.1 基本的定位方法 

8.5.2 约束 

8.5.3 网格 

8.5.4 引力场 

8.5.5 橡皮条方法 

8.5.6 拖曳 

8.5.7 着色和绘图 

8.6 虚拟现实环境 

小结 

参考文献 

练习题

第9章 三维概念 

9.1 三维显示方法 

9.1.1 平行投影 

9.1.2 透视投影 

9.1.3 深度提示 

9.1.4 可见线面的标识 

9.1.5 表面绘制 

9.1.6 分解图和剖面图 

9.1.7 三维和立体视图 

9.2 三维图形软件包

第10章 三维物体的表示 

10.1 多边形表面 

10.1.1 多边形表 

10.1.2 平面方程 

10.1.3 多边形网格 

10.2 曲线和曲面 

10.3 二次曲面 

10.3.1 球面 

10.3.2 椭球面 

10.3.3 环面 

10.4 超二次曲面 

10.4.1 超椭圆 

10.4.2 超椭球面 

10.5 柔性物体 

10.6 样条表示 

10.6.1 插值和逼近样条 

10.6.2 参数连续性条件 

10.6.3 几何连续性条件 

10.6.4 样条描述 

10.7 三次样条插值方法 

10.7.1 自然三次样条 

10.7.2 Hermite插值 

10.7.3 Cardinal样条 

10.7.4 KochanekBartels样条 

10.8 Bézier曲线和曲面 

10.8.1 Bézier曲线 

10.8.2 Bézier曲线的特性 

10.8.3 使用Bézier曲线的设计技术 

10.8.4 三次 Bézier曲线 

10.8.5 Bézier曲面 

10.9 B样条曲线和曲面 

10.9.1 B样条曲线 

10.9.2 均匀的周期性B样条曲线 

10.9.3 三次周期性B样条曲线 

10.9.4 开放均匀的B样条曲线 

10.9.5 非均匀B样条曲线 

10.9.6 B样条曲面 

10.10 beta样条 

10.10.1 beta样条连续性条件 

10.10.2 三次周期性beta样条曲线的矩阵表示 



10.11 有理样条 

10.12 两种样条表达式间的转换 

10.13 样条曲线和曲面的显示 

10.13.1 Horner规则 

10.13.2 向前差分计算 

10.13.3 细分方法 

10.14 扫描表示 

10.15 结构实体几何法 

10.16 八叉树 

10.17 BSP树 

10.18 分形几何方法 

10.18.1 分形生成过程 

10.18.2 分形分类 

10.18.3 分形的维数 

10.18.4 确定性自相似分形几何构造 

10.18.5 统计自相似分形的几何构造 

10.18.6 仿射分形构造方法 

10.18.7 随机中点位移方法 

10.18.8 地面图控制 

10.18.9 自平方分形 

10.18.10?自逆分形 

10.19 形状语法和其他过程性方法 

10.20 微粒系统 

10.21 基于物理的建模 

10.22 数据集的可视化 

10.22.1 标量场的可视化表示 

10.22.2 向量场的可视表示 

10.22.3 张量场的可视表示 

10.22.4 多变量数据场的可视表示 

小结 

参考文献 

练习题

第11章 三维几何和建模变换 

11.1 平移 

11.2 旋转 

1121 坐标轴旋转 

1122 一般三维旋转 

1123 四元数旋转 

11.3 缩放 

11.4 其他变换 

1141 反射 

1142 错切 

11.5 复合变换 

11.6 三维变换函数 

11.7 建模变换和坐标变换 

小结 

参考文献 

练习题

第12章 三维观察 

12.1 观察流水线 

12.2 观察坐标 

1221 指定观察平面 

1222 从世界坐标到观察坐标的变换 

12.3 投影 

1231 平行投影 

1232 透视投影 

12.4 观察体和一般投影变换 

1241 一般平行投影变换 

1242 一般透视投影变换 

12.5 裁剪 

1251 规范化观察体 

1252 视口裁剪 

1253 齐次坐标裁剪 

12.6 硬件实现 

12.7 三维观察函数 

小结 

参考文献 

练习题

第13章 可见面判别算法 



13.1 可见面判别算法的分类 

13.2 后向面判别 

13.3 深度缓冲器算法 

13.4 A缓冲器算法 

13.5 扫描线算法 

13.6 深度排序算法 

13.7 BSP树算法 

13.8 区域细分算法 

13.9 八叉树算法 

13.10光线投射算法 

13.11 曲面 

13.11.1 曲面表示 

13.11.2 曲面的层位线显示 

13.12 线框算法 

13.13 可见性判别函数 

小结 

参考文献 

练习题

第14章 光照模型与面绘制算法 

14.1 光源 

14.2 基本光照模型 

14.2.1 环境光 

14.2.2 漫反射 

14.2.3 镜面反射和Phong模型 

14.2.4 多光源漫反射和镜面反射的合并 

14.2.5 Warn模型 

14.2.6 强度衰减 

14.2.7 颜色 

14.2.8 透明度 

14.2.9 阴影 

14.3 光强度显示 

14.3.1 分配强度等级 

14.3.2 gamma校正与视频查找表 

14.3.3 显示连续色调的图像 

14.4 半色调模式和抖动技术 

14.4.1 半色调近似 

14.4.2 抖动技术 

14.5 多边形绘制算法 

14.5.1 恒定光强度的明暗处理 

14.5.2 Gouraud明暗处理 

14.5.3 Phong明暗处理 

14.5.4 快速Phong明暗处理 

14.6 光线跟踪算法 

14.6.1 基本光线跟踪算法 

14.6.2 光线与物体表面的求交计算 

14.6.3 减少物体求交的计算量 

14.6.4 空间分割方法 

14.6.5 光线跟踪反走样 

14.6.6 分布式光线跟踪 

14.7 辐射度光照模型 

14.7.1 基本辐射度模型 

14.7.2 逐步求精的辐射度方法 

14.8 环境映射 

14.9 添加表面细节 

14.9.1 用多边形模拟表面细节 

14.9.2 纹理映射 

14.9.3 过程式纹理映射方法 

14.9.4 凹凸映射 

14.9.5 帧映射 

小结 

参考文献 

练习题

第15章 颜色模型和颜色应用 

15.1 光的特性 

15.2 标准基色和色彩图 

15.2.1 XYZ颜色模型 

15.2.2 CIE色度图 

15.3 直观的颜色概念 

15.4 RGB颜色模型 

15.5 YIQ颜色模型 

15.6 CMY颜色模型 

15.7 HSV颜色模型 

15.8 HSV和RGB模型之间的转换 

15.9 HLS颜色模型 

15.10 颜色选择及其应用 

小结 

参考文献 

练习题

第16章 计算机动画 

16.1 动画序列的设计 

16.2 通用计算机动画功能 

16.3 光栅动画 

16.4 计算机动画语言 

16.5 关键帧系统 

16.5.1 变形 

16.5.2 模拟加速度 

16.6 运动的描述 

16.6.1 直接运动描述 

16.6.2 目标导向系统 

16.6.3 运动学和动力学 

小结 

参考文献 

练习题

附录A 计算机图形学的数学基础



A.1 坐标参照系 

A.1.1 二维笛卡儿参照系 

A.1.2 xy平面的极坐标 

A.1.3 三维笛卡儿参照系 

A.1.4 三维曲线坐标系 

A.1.5 立体角 

A.2 点与向量 

A.2.1 向量加与定比例乘 

A.2.2 两向量的标量积 

A.2.3 两向量的向量积 

A.3 基向量和度量张量 

A.3.1 正交基 

A.3.2 度量张量 

A.4 矩阵 

A.4.1 标量乘法与矩阵加法 

A.4.2 矩阵乘法 

A.4.3 矩阵转置 

A.4.4 矩阵的秩 

A.4.5 矩阵的逆 

A.5 复数 

A.6 四元数 

A.7 非参数表示 

A.8 参数表示 

A.9 数值方法 

A.9.1 求解线性方程组 

A.9.2 非线性方程的求根 

A.9.3 积分估值 

A.9.4 为数据集拟合曲线