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第1章 导论1

1.1 计算机图形学的定义1

1.2 计算机图形学的应用领域2

1.2.1 计算机游戏2

1.2.2 计算机辅助设计2

1.2.3 计算机艺术3

1.2.4 虚拟现实5

1.2.5 计算机辅助教学6

1.3 计算机图形学的相关学科6

1.4 计算机图形学的确立与发展7

1.5 图形显示器的发展及其工作原理9

1.5.1 阴极射线管9

1.5.2 随机扫描图形显示器10

1.5.3 直视存储管图形显示器10

1.5.4 光栅扫描图形显示器11

1.5.5 LCD显示器17

1.5.6 三维图形显示原理及立体显示器18

1.6 图形软件标准22

1.7 计算机图形学研究的热点技术23

1.7.1 细节层次技术23

1.7.2 基于图像的绘制技术23

1.8 本章小结25

习题125

第2章 MFC绘图基础27

2.1 MFC上机操作步骤27

2.2 MFC绘图方法30

2.2.1 CDC类结构与GDI对象31

2.2.2 映射模式32

2.2.3 使用GDI对象35

2.2.4 CDC类的主要绘图成员函数38

2.3 设备上下文的调用与释放55

2.4 双缓冲机制56

2.5 MFC绘图的几种方法58

2.5.1 使用OnDraw()成员函数直接绘图58

2.5.2 使用菜单绘图59

2.5.3 使用自定义函数绘图60

2.6 本章小结64

习题264

第3章 基本图元的扫描转换69

3.1 直线的扫描转换69

3.1.1 算法原理69

3.1.2 构造中点误差项70

3.1.3 递推公式70

3.1.4 整数化处理71

3.2 圆的扫描转换72

3.2.1 算法原理72

3.2.2 构造中点误差项73

3.2.3 递推公式74

3.3 椭圆的扫描转换74

3.3.1 算法原理75

3.3.2 构造上半部分椭圆弧的中点误差项76

3.3.3 上半部分椭圆弧的递推公式77

3.3.4 构造下半部分椭圆弧的中点误差项77

3.3.5 下半部分椭圆弧的递推公式78

3.4 反走样技术79

3.5 Wu反走样算法81

3.5.1 算法原理81

3.5.2 构造距离误差项82

3.5.3 计算机化82

3.5.4 彩色直线段的反走样82

3.6 本章小结83

习题383

第4章 多边形填充86

4.1 多边形的扫描转换86

4.1.1 多边形的定义86

4.1.2 多边形的表示87

4.1.3 多边形着色模式88

4.1.4 多边形填充算法88

4.1.5 区域填充算法89

4.2 有效边表填充算法89

4.2.1 填充原理89

4.2.2 边界像素的处理原则89

4.2.3 有效边和有效边表91

4.2.4 桶表与边表93

4.3 边缘填充算法94

4.3.1 填充原理94

4.3.2 填充过程94

4.4 区域填充算法95

4.4.1 填充原理95

4.4.2 四邻接点与八邻接点96

4.4.3 四连通域与八连通域96

4.4.4 种子填充算法97

4.5 本章小结98

习题499

第5章 二维变换与裁剪104

5.1 图形几何变换基础104

51.1 二维变换矩阵104

5.1.2 规范化齐次坐标104

5.1.3 矩阵相乘105

5.1.4 二维几何变换105

5.2 二维基本几何变换矩阵106

5.2.1 平移变换矩阵106

5.2.2 比例变换矩阵107

5.2.3 旋转变换矩阵107

5.2.4 反射变换矩阵108

5.2.5 错切变换矩阵109

5.3 二维复合变换110

5.3.1 复合变换原理110

5.3.2 相对于任意参考点的二维几何变换110

5.3.3 相对于任意方向的二维几何变换113

5.4 二维图形裁剪115

5.4.1 图形学中常用的坐标系115

5.4.2 窗口与视区及窗视变换117

5.4.3 窗视变换矩阵118

5.5 Cohen-Sutherland直线段裁剪算法120

5.5.1 编码原理120

5.5.2 裁剪步骤120

5.5.3 交点计算公式121

5.6 中点分割直线段裁剪算法122

5.6.1 中点分割直线段裁剪算法原理122

5.6.2 中点计算公式122

5.7 Liang-Barsky直线段裁剪算法123

5.7.1 算法原理123

5.7.2 算法分析124

5.7.3 算法的几何意义124

5.8 多边形裁剪算法126

5.9 本章小结128

习题5128

第6章 三维变换与投影131

6.1 三维图形几何变换131

6.1.1 三维变换矩阵131

6.1.2 三维几何变换132

6.2 三维基本几何变换矩阵132

6.2.1 平移变换132

6.2.2 比例变换133

6.2.3 旋转变换133

6.2.4 反射变换134

6.2.5 错切变换135

6.3 三维复合变换136

6.3.1 相对于任意参考点的三维几何变换136

6.3.2 相对于任意方向的三维几何变换137

6.4 平行投影139

6.4.1 正投影139

6.4.2 三视图139

6.4.3 斜投影143

6.5 透视投影144

6.5.1 透视投影坐标系144

6.5.2 三维坐标系变换146

6.5.3 世界坐标系到观察坐标系的变换147

6.5.4 观察坐标系到屏幕坐标系的变换150

6.5.5 透视投影分类152

6.5.6 立方体的透视图152

6.5.7 屏幕坐标系的伪深度坐标154

6.6 本章小结156

习题6156

第7章 自由曲线与曲面159

7.1 基本概念159

7.1.1 样条曲线曲面159

7.1.2 曲线曲面的表示形式160

7.1.3 插值、逼近与拟合161

7.1.4 连续性条件161

7.2 Bezier曲线162

7.2.1 Bezier曲线的定义163

7.2.2 Bezier曲线的性质164

7.2.3 de Casteljau递推算法166

7.2.4 Bezier曲线的拼接167

7.3 Bezier曲面169

7.3.1 Bezier曲面的定义169

7.3.2 双三次Bezier曲面的定义169

7.3.3 双三次Bezier曲面的拼接170

7.4 B样条曲线172

7.4.1 B样条曲线的定义172

7.4.2 二次B样条曲线173

7.4.3 三次B样条曲线174

7.4.4 B样条曲线的性质176

7.4.5 构造特殊三次B样条曲线的技巧177

7.5 B样条曲面179

7.5.1 B样条曲面的定义179

7.5.2 双三次B样条曲面的定义179

7.5.3 双三次B样条曲面的连续性180

7.6 本章小结182

习题7183

第8章 建模与消隐186

8.1 三维物体的数据结构186

8.1.1 物体的几何信息与拓扑信息186

8.1.2 三表数据结构186

8.1.3 物体的表示模型187

8.1.4 双表数据结构189

8.2 常用物体的几何模型190

8.2.1 多面体190

8.2.2 曲面体195

8.3 消隐算法分类201

8.4 隐线算法202

8.4.1 凸多面体消隐算法202

8.4.2 曲面体消隐算法205

8.5 隐面算法206

8.5.1 深度缓冲器消隐算法206

8.5.2 深度排序消隐算法210

8.6 本章小结211

习题8211

第9章 光照模型216

9.1 颜色模型216

9.1.1 原色系统217

9.1.2 RGB颜色模型218

9.1.3 HSV颜色模型219

9.1.4 CMYK颜色模型221

9.2 简单光照模型222

9.2.1 材质模型222

9.2.2 环境光模型224

9.2.3 漫反射光模型224

9.2.4 镜面反射光模型225

9.2.5 光强衰减227

9.2.6 增加颜色228

9.3 光滑着色229

9.3.1 直线的光滑着色230

9.3.2 Gouraud明暗处理231

9.3.3 Phong明暗处理234

9.4 简单透明模型236

9.5 简单阴影模型237

9.6 本章小结238

习题9238

第10章 纹理映射242

10.1 纹理的定义242

10.2 颜色纹理243

10.2.1 函数纹理243

10.2.2 图像纹理248

10.3 三维纹理249

10.4 几何纹理251

10.4.1 参数曲面的定义251

10.4.2 映射原理251

10.4.3 几何纹理的分类253

10.5 简单纹理反走样254

10.6 本章小结255

习题10255

附录A 配套案例的说明259

参考文献261