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第1章 绪论1

1.1 计算机图形学的研究内容1

1.2 计算机图形学的发展简史2

1.3 计算机图形技术的应用4

1.4 计算机图形系统7

1.4.1 计算机图形系统的组成7

1.4.2 常用图形输入设备10

1.4.3 常用图形输出设备12

1.4.4 计算机图形系统软件23

1.5 计算机图形学的发展动向24

1.5.1 造型技术的发展24

1.5.2 真实图形生成技术的发展25

1.5.3 人—机交互技术的发展25

习题26

第2章 二维图形生成技术27

2.1 直线的生成27

2.1.1 直接生成法27

2.1.2 数值微分法28

2.1.3 中点画线法30

2.1.4 Bresenham画线算法32

2.1.5 双步画线算法33

2.2 圆的生成35

2.2.1 圆的八点对称35

2.2.2 Bresenham画圆算法36

2.2.3 中点画圆算法38

2.2.4 正负法画圆40

2.3 椭圆的生成42

2.4 自由曲线的生成42

2.5 输出图元的属性43

2.5.1 线宽控制43

2.5.2 线型控制44

2.6 字符的生成45

2.6.1 字符形状表示46

2.6.2 字符属性47

习题47

第3章 二维实面积图形的生成50

3.1 矩形填充50

3.2 区域填充51

3.2.1 多边形的扫描转换算法51

3.2.2 边填充算法62

3.2.3 种子填充算法72

3.3 图案填充78

3.3.1 使用扫描转换的图案填充78

3.3.2 不用扫描转换的图案填充80

习题81

第4章 二维图形变换83

4.1 数学基础83

4.1.1 向量及其性质83

4.1.2 向量点积84

4.1.3 矩阵84

4.1.4 矩阵乘法84

4.1.5 矩阵的转置85

4.1.6 矩阵的逆85

4.1.7 齐次坐标85

4.2 基本变换86

4.2.1 平移变换86

4.2.2 比例变换87

4.2.3 旋转变换88

4.2.4 其他变换89

4.3 组合变换92

4.3.1 单一基本变换的组合变换92

4.3.2 多个基本变换的组合变换93

4.3.3 组合变换举例95

习题96

第5章 二维图形的裁剪99

5.1 图形的开窗99

5.1.1 图形学中常用的坐标系99

5.1.2 窗口与视区的坐标变换100

5.2 线段裁剪算法102

5.2.1 裁剪端点102

5.2.2 利用求解联立方程组的线段裁剪102

5.2.3 Cohen-Sutherland线段裁剪105

5.2.4 参数化的线段裁剪108

5.3 多边形裁剪算法109

5.3.1 Sutherland-Hodgman算法110

5.3.2 Weiler-Atherton算法113

5.4 圆的裁剪127

5.5 文本裁剪算法128

5.5.1 字符串裁剪128

5.5.2 字符裁剪128

5.5.3 笔画裁剪128

5.6 二维图形的输出流程129

习题129

第6章 三维图形学基础131

6.1 三维图形的几何变换131

6.1.1 三维坐标系的建立131

6.1.2 三维图形几何变换132

6.1.3 三维坐标系变换137

6.2 三维图形的投影138

6.2.1 投影与投影变换的定义138

6.2.2 平面几何投影的分类139

6.2.3 透视投影140

6.2.4 平行投影141

6.3 三维裁剪146

6.3.1 用三维规范视见体进行裁剪146

6.3.2 在齐次坐标中裁剪148

6.4 坐标系统148

6.5 三维图形的输出流程149

习题150

第7章 三维物体的表示152

7.1 平面物体的表示152

7.1.1 多边形表153

7.1.2 平面方程154

7.1.3 多边形网格156

7.2 二次曲面157

7.2.1 球面157

7.2.2 椭球面158

7.2.3 环面158

7.3 孔斯（Coons）曲面159

7.3.1 第一类Coons曲面159

7.3.2 第二类Coons曲面160

7.4 贝塞尔（Bezier）曲面162

7.4.1 Bezier曲面的定义162

7.4.2 Bezier曲面的性质163

7.5 B样条曲面164

习题165

第8章 真实感图形显示技术168

8.1 颜色模型168

8.1.1 RGB颜色模型169

8.1.2 CMY颜色模型169

8.1.3 HSV颜色模型170

8.2 光照模型171

8.2.1 环境光173

8.2.2 漫反射173

8.2.3 镜面反射174

8.2.4 点光源与柱光源（锥光源）175

8.3 阴影的生成175

8.3.1 扫描线阴影生成算法175

8.3.2 阴影体177

8.4 纹理映射177

8.4.1 颜色纹理178

8.4.2 几何纹理180

8.5 透明性181

8.5.1 无折射的透明181

8.5.2 折射透明性182

8.6 隐藏线的消除185

8.7 隐藏面的消除192

8.7.1 基本检测193

8.7.2 画家算法195

8.7.3 深度缓冲器算法（Z缓冲区算法）197

8.7.4 扫描线算法198

8.7.5 区域细分算法199

习题200

第9章 OpenGL环境下图形系统的设计203

9.1 概述203

9.2 OpenGL应用程序的工作过程204

9.3 OpenGL的功能206

9.4 OpenGL的基本语法规则207

9.4.1 OpenGL的数据类型207

9.4.2 OpenGL的函数约定208

9.5 OpenGL基本图元绘制209

9.5.1 概述209

9.5.2 点210

9.5.3 线211

9.5.4 多边形213

9.5.5 字符214

9.6 OpenGL图形的几何变换214

9.6.1 矩阵操作函数214

9.6.2 几何变换215

9.6.3 OpenGL视区变换216

9.7 OpenGL的交互操作217

9.7.1 物体的选择217

9.7.2 反馈218

9.8 OpenGL观察流程和函数220

9.8.1 常用的变换函数220

9.8.2 模视变换221

9.8.3 投影变换223

9.8.4 视区变换224

9.8.5 附加裁剪面225

9.9 OpenGL中自由曲线和曲面的绘制226

9.9.1 Bezier曲线的绘制226

9.9.2 Bezier曲面的绘制227

9.9.3 NURBS曲线的绘制228

9.9.4 NURBS曲面的绘制230

9.10 OpenGL中的多边形的消除与消隐230

9.11 OpenGL的真实感图形绘制232

9.11.1 OpenGL颜色232

9.11.2 OpenGL光照234

9.11.3 OpenGL明暗处理235

9.11.4 OpenGL纹理映射235

9.12 一个OpenGL图形演示系统的设计238

9.12.1 位图数据的处理239

9.12.2 模型的绘制243

9.12.3 编程步骤247

习题249

第10章 VRML环境下图形系统的设计251

10.1 虚拟现实简介251

10.2 VRML概述252

10.3 VRML基本语法254

10.3.1 VRML的通用语法结构254

10.3.2 VRML的基本概念255

10.3.3 VRML空间计量单位256

10.3.4 VRML的节点简介256

10.3.5 域257

10.4 在场景中添加几何体259

10.4.1 Shape节点对几何体的封装259

10.4.2 添加长方体260

10.4.3 添加球体260

10.4.4 添加圆柱体261

10.4.5 添加圆锥体262

10.4.6 添加文本263

10.5 几何体的几何变换265

10.5.1 理解VRML空间265

10.5.2 Transform节点的语法266

10.5.3 平移几何体266

10.5.4 旋转几何体267

10.5.5 缩放几何体270

10.6 真实感场景创建271

10.6.1 光照271

10.6.2 纹理276

10.6.3 雾化279

10.7 一个VRML虚拟漫游系统的设计281

10.7.1 物体模型的设计281

10.7.2 漫游场景的最终生成285

习题287

参考文献289