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第1章 绪论1

1.1 计算机图形学及其相关概念1

1.2 计算机图形学的发展2

1.3 计算机图形学的应用6

1.4 计算机图形学的相关技术9

1.4.1 OpenGL技术9

1.4.2 DirectX技术10

1.4.3 Web3D技术10

本章小结11

习题111

第2章 计算机图形系统组成12

2.1 概述12

2.1.1 计算机图形系统的功能12

2.1.2 计算机图形系统的结构13

2.2 图形显示与观察设备14

2.3 图形输入设备20

2.4 图形输出设备23

2.5 图形软件及其标准24

本章小结27

习题227

第3章 OpenGL编程基础28

3.1 OpenGL简介28

3.2 OpenGL的功能29

3.3 OpenGL的组成30

3.4 OpenGL体系结构33

3.5 OpenGL工作流程33

3.6 OpenGL数据类型34

3.7 OpenGL函数命名约定35

3.8 OpenGL编程初探36

3.8.1 OpenGL编程入门36

3.8.2 OpenGL程序结构37

本章小结37

习题337

第4章 基本图元的生成38

4.1 点的生成算法38

4.2 直线的生成算法39

4.2.1 DDA算法39

4.2.2 Bresenham算法40

4.3 圆的生成算法41

4.4 区域填充算法44

4.4.1 多边形扫描转换算法44

4.4.2 边缘填充算法49

4.4.3 种子填充算法50

4.5 字符的生成51

4.6 光栅图形的反走样51

本章小结53

习题453

第5章 OpenGL中基本图元的绘制54

5.1 点的绘制55

5.2 直线的绘制55

5.3 可填充的图元绘制57

5.4 多边形的绘制模式58

5.5 圆和椭圆的绘制61

5.6 状态的保存63

5.7 字符的绘制65

5.8 反走样的实现67

本章小结68

习题568

第6章 图形用户界面与交互技术69

6.1 概述69

6.2 入机交互用户界面的设计原则70

6.3 逻辑输入设备及数据输入处理71

6.3.1 逻辑输入设备72

6.3.2 数据输入处理73

6.4 基本交互技术74

6.4.1 基本绘图技术74

6.4.2 基本三维交互技术74

6.5 OpenGL交互与动画技术的实现75

6.5.1 窗口改变回调函数75

6.5.2 闲置回调函数75

6.5.3 重绘回调函数76

6.5.4 单、双缓存技术77

6.5.5 键盘交互78

6.5.6 鼠标交互80

6.5.7 快捷菜单82

6.5.8 子窗口与多窗口83

6.5.9 显示列表84

6.5.10 拾取操作88

本章小结95

习题695

第7章 图形变换96

7.1 二维基本几何变换96

7.1.1 平移变换96

7.1.2 比例变换97

7.1.3 旋转变换98

7.1.4 对称变换98

7.1.5 错切变换100

7.2 齐次坐标101

7.2.1 齐次坐标的概念101

7.2.2 二维齐次坐标变换102

7.3 组合变换103

7.3.1 组合平移103

7.3.2 组合旋转104

7.3.3 组合缩放104

7.3.4 对任一固定点旋转105

7.3.5 对任一固定点缩放105

7.3.6 对任一固定轴对称变换106

7.3.7 矩阵合并特性107

7.4 二维观察108

7.4.1 二维观察流程108

7.4.2 窗口到视区的变换110

7.4.3 OpenGL二维图形变换及其实例113

7.4.4 二维直线裁剪算法及其实现120

7.4.5 其他二维图形裁剪算法介绍128

7.5 三维几何变换129

7.5.1 三维基本几何变换129

7.5.2 三维组合变换134

7.5.3 OpenGL三维图形变换及其实例136

本章小结141

习题7141

第8章 三维观察与投影变换142

8.1 三维观察142

8.1.1 三维观察流程142

8.1.2 三维观察坐标系142

8.1.3 从世界坐标系到观察坐标系的变换143

8.2 投影变换144

8.2.1 平行投影145

8.2.2 透视投影147

8.3 空间规范化149

8.4 三维裁剪152

8.4.1 三维区域码152

8.4.2 三维编码裁剪法153

8.5 OpenGL三维观察与投影函数154

本章小结157

习题8157

第9章 真实感图形绘制158

9.1 颜色模型158

9.1.1 RGB模型158

9.1.2 CMY模型159

9.1.3 HSV模型159

9.1.4 YIQ模型160

9.1.5 OpenGL颜色表示160

9.2 光照基础知识164

9.2.1 表面光照效果164

9.2.2 光源165

9.2.3 反射定律165

9.2.4 折射定律165

9.3 简单光照明模型166

9.3.1 环境反射光166

9.3.2 漫反射光166

9.3.3 镜面反射光167

9.3.4 Phong光照模型168

9.4 消隐技术170

9.4.1 消隐算法分类170

9.4.2 深度缓存算法171

9.4.3 OpenGL消隐算法的实现172

9.5 OpenGL的简单光照实现175

9.6 雾气效果180

9.7 透明的生成182

9.8 阴影的生成184

9.9 纹理映射187

9.9.1 纹理概念187

9.9.2 OpenGL基本纹理映射188

9.9.3 自动纹理映射193

9.9.4 Mipmap纹理映射技术195

本章小结197

习题9197

第10章 曲线曲面造型198

10.1 曲线曲面基础知识198

10.1.1 曲线曲面表示198

10.1.2 插值与逼近200

10.1.3 参数连续性与几何连续性201

10.2 Bézier曲线曲面203

10.2.1 Bézier曲线曲面的定义203

10.2.2 Bézier曲线曲面的性质205

10.3 B样条曲线曲面207

10.3.1 B样条曲线曲面的定义207

10.3.2 B样条曲线曲面的性质208

10.4 NURBS曲线曲面209

10.4.1 NURBS曲线曲面的定义209

10.4.2 NURBS曲线曲面的性质210

10.5 多结点样条曲线曲面211

10.5.1 多结点样条曲线曲面的定义211

10.5.2 多结点样条曲线曲面的性质213

10.6 曲线曲面造型算法比较214

10.7 OpenGL中曲线曲面绘制215

10.7.1 Bézier曲线曲面绘制215

10.7.2 NURBS曲线曲面绘制223

10.7.3 控制点基函数曲线曲面绘制230

本章小结242

习题10242

第11章 三维形体的表示243

11.1 构造实体几何表示法243

11.2 扫描表示法244

11.3 分解模型表示法245

11.4 边界表示法246

11.5 分形几何法247

11.5.1 分形几何概念247

11.5.2 分形几何模型248

11.5.3 OpenGL分形实现举例250

11.6 粒子系统254

11.6.1 粒子系统介绍254

11.6.2 OpenGL粒子系统255

本章小结259

习题11259

实验一 OpenGL图形编程入门260

实验二 OpenGL的简单动画267

实验三 OpenGL的键盘交互绘制272

实验四 OpenGL的鼠标交互绘制277

实验五 基本图元的生成算法282

实验六 2D图形变换291

实验七 2D太阳系绘制294

实验八 线段裁剪算法298

实验九 3D编程基础300

实验十 3D机器人306

实验十一 交互的3D漫游世界310

实验十二 简单光照和材质315

实验十三 雾、透明和阴影331

实验十四 3DS格式的模型显示349

实验十五 纹理映射371

实验十六 Bézier曲线曲面绘制383

实验十七 多结点样条曲线曲面绘制385

参考文献387