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第1章 图形学概述1

1.1 计算机图形学发展背景1

1.1.1 计算机图形学相关概念1

1.1.2 计算机图形学的发展3

1.1.3 计算机图形学主要研究内容5

1.2 计算机图形学应用5

1.2.1 计算机动画6

1.2.2 计算机辅助设计与制造8

1.2.3 虚拟现实与计算机仿真12

1.2.4 科学计算可视化15

1.3 计算机图形系统构成18

1.3.1 图形系统功能及组成19

1.3.2 图形系统的硬件组成20

1.3.3 图形软件系统35

1.4 颜色模型37

1.4.1 物体的颜色38

1.4.2 颜色空间与色度图39

1.4.3 常用颜色模型41

1.5 本章小结45

实践与探究45

第2章 本书案例项目简介46

2.1 工程项目引入46

2.2 VC绘图基础47

2.2.1 VC环境介绍48

2.2.2 MFC应用程序框架结构53

2.2.3 VC绘图入门55

2.3 基于VC的CGIS集成系统62

2.3.1 CGIS系统框架设计63

2.3.2 集成系统实现69

2.4 OpenGL编程基础77

2.4.1 OpenGL介绍77

2.4.2 OpenGL绘图入门79

2.5 基于OpenGL的真实感图形渲染85

2.5.1 VC环境下OpenGL编程85

2.5.2 真实感图形渲染97

2.6 本章小结98

实践与探究98

第3章 基本图形的生成与显示100

3.1 直线的生成101

3.1.1 数值微分法101

3.1.2 中点画线法102

3.1.3 Bresenham画线法105

3.2 圆与椭圆的生成108

3.2.1 简单画圆法108

3.2.2 中点画圆法108

3.2.3 Bresenham画圆法110

3.2.4 中点画椭圆法110

3.3 字符的生成112

3.3.1 点阵字符112

3.3.2 矢量字符114

3.4 反走样技术115

3.4.1 走样现象115

3.4.2 反走样技术115

3.5 平面图形填充117

3.5.1 区域的表示及类型117

3.5.2 有效边表填充法118

3.5.3 边填充法122

3.5.4 种子填充法124

3.6 基本图形生成的系统实现128

3.6.1 直线生成算法的实现128

3.6.2 椭圆生成算法的实现134

3.6.3 多边形有效边表填充算法的实现139

3.7 本章小结148

实践与探究148

第4章 二维图形变换及裁剪150

4.1 图形变换基础150

4.1.1 与图形相关的坐标系151

4.1.2 齐次坐标152

4.1.3 窗口到视区的转换153

4.1.4 矩阵的乘法运算155

4.1.5 二维几何变换矩阵156

4.1.6 二维图形几何变换的计算157

4.2 二维基本几何变换157

4.2.1 恒等变换158

4.2.2 平移变换158

4.2.3 比例变换158

4.2.4 旋转变换159

4.2.5 对称变换160

4.2.6 错切变换161

4.3 二维复合变换162

4.4 二维图形裁剪165

4.4.1 点的裁剪166

4.4.2 线段裁剪166

4.4.3 多边形裁剪171

4.4.4 字符裁剪174

4.5 二维变换及裁剪的系统实现175

4.5.1 二维图形变换的实现175

4.5.2 二维图形裁剪的实现181

4.6 本章小结190

实践与探究190

第5章 三维图形变换192

5.1 三维图形变换概述193

5.1.1 三维几何变换193

5.1.2 三维几何变换矩阵194

5.2 三维基本几何变换194

5.2.1 平移变换194

5.2.2 比例变换195

5.2.3 旋转变换195

5.2.4 对称变换196

5.2.5 错切变换198

5.3 三维复合变换198

5.3.1 相对于任意点的三维变换199

5.3.2 绕空间任意轴的三维变换200

5.4 投影变换202

5.4.1 投影变换概述202

5.4.2 正投影203

5.4.3 轴测投影205

5.5 透视投影208

5.5.1 透视投影概述208

5.5.2 用户坐标系到观察坐标系的变换208

5.5.3 观察坐标系到屏幕坐标系的变换210

5.5.4 透视变换211

5.6 三维变换的系统实现213

5.6.1 平行投影的实现213

5.6.2 透视投影的实现220

5.7 本章小结223

实践与探究223

第6章 曲线曲面225

6.1 曲线曲面概述225

6.1.1 样条曲线曲面225

6.1.2 样条曲线曲面的发展226

6.1.3 曲线曲面的生成227

6.1.4 曲线曲面的表示229

6.1.5 曲线的连续性条件230

6.2 三次Hermite样条曲线232

6.3 Bézier曲线曲面234

6.3.1 Bézier曲线的定义234

6.3.2 Bézier曲线的性质234

6.3.3 常用Bézier曲线的表示236

6.3.4 Bézier曲线的拼接237

6.3.5 Bézier曲线的正算与反求238

6.3.6 Bézier曲面239

6.4 B样条曲线曲面240

6.4.1 B样条曲线的定义240

6.4.2 B样条曲线的性质241

6.4.3 B样条曲线分类242

6.4.4 NURBS曲线243

6.4.5 B样条曲面244

6.5 样条曲线的系统实现246

6.5.1 Bézier曲线的实现246

6.5.2 B样条曲线的实现251

6.6 本章小结254

实践与探究254

第7章 消隐256

7.1 消隐的基本概念256

7.1.1 什么是消隐256

7.1.2 消隐的分类257

7.2 线消隐257

7.3 面消隐258

7.3.1 深度缓冲区（Z-buffer）算法259

7.3.2 深度排序算法（画家算法）261

7.3.3 扫描线算法262

7.3.4 区域细分算法（Warnock算法）263

7.3.5 其他常用算法264

7.4 基于OpenGL的隐藏面消隐265

7.4.1 系统构架265

7.4.2 算法分析与设计266

7.4.3 系统实现267

7.5 本章小结270

实践与探究270

第8章 真实感图形显示271

8.1 三维形体的表示272

8.1.1 三维模型基础272

8.1.2 传统几何造型方法273

8.1.3 非传统造型技术276

8.2 光照模型278

8.2.1 光源特性与物体表面特性278

8.2.2 光照模型简介279

8.2.3 阴影生成282

8.2.4 光线跟踪算法简介282

8.3 物体的纹理显示283

8.3.1 表面图案的描绘283

8.3.2 凹凸纹理的描绘284

8.4 基于OpenGL的纹理贴图284

8.4.1 系统构架284

8.4.2 算法分析与设计284

8.4.3 系统实现290

8.5 本章小结301

实践与探究301

后记304

参考文献307