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目 录1

第1章 图形学概论1

1.1 计算机图形学的内容及其发展1

1.1.1 计算机图形学的研究内容1

1.1.2 计算机图形学的发展概况3

1.1.3 计算机图形学中的6

图形定义和形式6

1.1.4 计算机图形学的学科范畴9

1.2.1 图形软件标准的发展12

1.2 计算机图形学软件标准12

1.2.2 图形软件标准的类型13

1.2.3 标准图形支撑软件14

1.3 计算机图形系统16

1.3.1 计算机图形系统的16

基本功能16

1.3.2 计算机图形系统的组成17

1.4 图形学应用及其发展20

1.4.1 人机交互技术20

1.4.2 计算可视化22

1.4.3 真实感图形显示24

1.4.4 虚拟现实技术26

1.4.5 计算机辅助设计28

1.4.6 计算机动画29

1.5 思考和练习31

第2章 图形显示与生成32

2.1 颜色模型32

2.1.1 颜色特征描述：颜色空间33

2.1.2 颜色的基色混合描述34

2.1.3 图形显示的颜色模型36

2.2.1 阴极射线管42

2.2 图形显示原理42

2.2.2 光栅扫描显示原理45

2.2.3 随机扫描显示原理50

2.2.4 其他图形输出设备51

2.3 线图形生成原理54

2.3.1 线图形生成的基本概念54

2.3.2 线生成DDA算法57

2.3.3 Bresenham线生成算法58

2.3.4 中点圆生成算法62

2.3.5 中点椭圆生成算法64

2.3.6 其他曲线生成算法65

2.4.1 多边形扫描转换填充66

2.4 填充图元生成原理66

2.4.2 区域填充68

2.4.3 扫描转换填充与区域72

填充的比较72

2.5 字符图元生成73

2.5.1 字符编码标准73

2.5.2 点阵字符生成73

2.5.3 矢量字符生成74

2.6.1 反走样的基本原理75

2.6 反走样技术75

字符的比较75

2.5.4 点阵字符和矢量75

2.6.2 常用的反走样技术76

2.7 思考和练习79

第3章 图形观察与变换82

3.1 图形观察和变换原理82

3.1.1 图形的观察和变换过程82

3.1.2 计算机图形系统83

中的坐标系83

3.1.3 计算机图形系统中的85

图形变换85

3.2.1 二维基本几何变换86

3.2 图形的二维几何变换86

3.2.2 几何变换的齐次表示89

3.2.3 复合变换90

3.2.4 特殊几何变换90

3.3 图形的三维几何变换92

3.3.1三维基本几何变换92

3.3.2三维特殊几何变换95

3.3.3三维坐标系的变换95

3.4投影变换96

3.4.1 平面几何投影96

3.4.2平面投影变换原理97

3.5.1三维观察变换99

3.5图形观察变换99

3.5.2一般投影变换103

3.5.3二维观察变换105

3.6图形的裁剪107

3.6.1 点的裁剪108

3.6.2线段的裁剪108

3.6.3非矩形裁剪窗口的113

线段裁剪113

3.6.4多边形裁剪114

3.7.1 见面判别中的连贯性119

3.7可见面判别119

3.7.2后向面判别120

3.7.3深度缓冲器算法121

3.7.4 A缓冲器算法121

3.7.5深度排序算法122

3.7.6 BSP树算法123

3.8思考和练习123

4.1.1规则形体表示的127

基本概念127

4.1规则形体的精确表示127

第4章图形表示与建模127

4.1.2实体的定义与运算131

4.1.3三维形体的表示方法136

4.2非规则形体的表示147

4.2.1分形几何148

4.2.2形状文法151

4.2.3粒子系统152

4.2.4基于物理的建模153

4.3图形光照模型154

4.3.1简单光照模型155

4.3.2面绘制模型159

4.3.3整体光照模型162

4.3.4基本效果模型165

4.4思考和练习171

第5章曲线曲面基础173

5.1 曲线曲面的基本概念173

5.1.1 曲线曲面的参数化表示173

5.1.2曲线曲面的基本类型176

5.1.3曲线曲面的基函数表示178

5.1.4曲线的连续性179

5.2.1参数三次插值样条180

曲线的类型和性质180

5.2参数三次插值样条曲线180

5.2.2自然三次插值样条182

5.2.3 Hermite三次插值样条182

5.2.4 Cardinal样条184

5.2.5 Kochanel-Bartels样条185

5.3 Bézier曲线曲面186

5.3.1 Bemstein基函数及其186

性质186

5.3.2 Bézier曲线的定义和性质187

5.3.3 Bézier曲线的离散生成188

5.3.4 Bézier曲线分割和逼近189

5.3.5 Bézier曲线的拼接190

5.3.6 Bézier曲线的升降阶191

5.3.7 Bézier曲面的定义和191

性质191

5.4 B样条曲线曲面193

5.4.1 B样条基函数194

5.4.2 B样条曲线的定义194

5.4.3 B样条曲线的性质196

5.4.4 B样条曲线的类型198

5.4.5 B样条曲线的离散生成199

5.4.6 B样条曲线的节点插入200

5.4.7 B样条曲线的形状控制201

5.4.8 B样条曲面的定义202

5.5 NURBS曲线曲面203

5.5.1有理样条曲线定义203

5.5.2 NURBS曲线的优缺点204

5.5.3 NURBS曲线的表示204

5.5.4 NURBS曲线的形状因子207

5.5.5 NURBS曲面的208

表示与性质208

5.6思考和练习211

6.1.1动画的基本原理212

第6章 图形动画原理212

6.1动画的概念和原理212

6.1.2计算机动画的概念214

6.2计算机动画的基本原理216

6.2.1计算机动画的基本类型216

6.2.2计算机动画的关键技术218

6.3二维简单动画的制作225

6.3.1二维动画的特点225

6.3.2 GIF简单动画的应用226

6.3.3 PhotoMorph动画的应用228

6.3.4 Flash动画的应用230

6.4计算机动画的最新发展239

6.4.1表演动画及其原理240

6.4.2表演动画的关键技术241

6.4.3几种典型的表演动画245

系统245

6.4.4人脸动画248

6.5思考和练习251

附录A可缩放矢量图形（SVG）标准252

附录B笔式交互与数字墨水257

参考文献261