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第1章 绪论1

1.1 计算机图形学简史1

1.2 计算机图形学的概念3

1.3 计算机图形学的研究内容5

1.4 计算机图形学的应用领域6

1.5 小结7

本章推荐阅读7

第2章 计算机图形学的构成要素与图形流水线9

2.1 建模9

2.2 变换与投影11

2.3 绘制12

2.4 显示12

2.5 图形流水线13

2.6 数字图像的表示15

2.7 小结16

本章推荐阅读17

第3章 三维景物建模18

3.1 边界表示18

3.1.1 多边形表示18

3.1.2 翼边数据结构19

3.2 构造实体几何表示20

3.2.1 图元20

3.2.2 集合运算20

3.3 体素表示22

3.4 八叉树表示22

3.5 元球表示23

3.6 扫掠表示24

本章推荐阅读24

第4章 曲线和曲面的表示25

4.1 曲线与曲面的参数表示25

4.2 曲线生成27

4.2.1 曲线段的一般形式27

4.2.2 Bézier曲线生成27

4.2.3 B样条曲线生成29

4.2.4 非均匀有理B样条曲线生成30

4.3 曲面生成31

4.3.1 曲面片的一般形式31

4.3.2 Bézier曲面生成31

4.3.3 B样条曲面生成33

4.3.4 非均匀有理B样条曲面生成33

4.3.5 特殊曲面生成34

4.4 曲线、曲面的拼接与细分34

本章推荐阅读37

第5章 图形变换38

5.1 几何变换的分类38

5.2 二维图形几何变换39

5.2.1 基本变换39

5.2.2 变换矩阵42

5.2.3 复合变换43

5.3 三维坐标系43

5.4 三维图形几何变换44

5.4.1 平移45

5.4.2 旋转45

5.4.3 缩放52

5.4.4 切变53

5.5 参数图形的几何变换53

5.6 关于坐标变换的说明54

本章推荐阅读55

第6章 观察与投影56

6.1 图形学坐标系统56

6.2 规格化变换与设备坐标变换60

6.2.1 规格化变换60

6.2.2 窗口操作61

6.3 投影62

6.3.1 投影的基本概念62

6.3.2 平行投影63

6.3.3 透视投影65

本章推荐阅读68

第7章 光栅算法69

7.1 光栅化69

7.2 直线的生成算法69

7.2.1 直线的DDA生成算法70

7.2.2 直线的Bresenham生成算法71

7.3 圆的生成算法74

7.3.1 直接算法74

7.3.2 圆的Bresenham生成算法75

7.4 区域填色算法77

7.4.1 扫描线填色算法78

7.4.2 种子填色算法81

7.5 图形裁剪82

7.5.1 直线的裁剪83

7.5.2 多边形的裁剪84

7.5.3 其他图形的裁剪85

7.5.4 三维裁剪85

本章推荐阅读87

第8章 可见性计算88

8.1 背向面剔除89

8.2 深度缓存算法90

8.3 扫描线深度缓存算法91

8.4 二叉空间剖分算法92

本章推荐阅读96

第9章 计算机真实感图形绘制技术Ⅰ——表面明暗处理98

9.1 光源特性和景物表面光学特性98

9.2 简单光照原理与模型100

9.3 明暗的平滑处理104

9.4 阴影生成107

9.4.1 阴影的基本概念107

9.4.2 阴影生成算法109

9.5 全局光照原理与模型110

本章推荐阅读114

第10章 计算机真实感图形绘制技术Ⅱ——光线追踪与光子映射115

10.1 光线追踪的基本原理与性质115

10.2 光线与景物的求交问题118

10.3 光线追踪方法中的场景树结构121

10.4 光子映射123

10.4.1 光子映射的概念124

10.4.2 光子映射方法的原理124

本章推荐阅读127

第11章 计算机真实感图形绘制技术Ⅲ——辐射度方法128

11.1 辐射度方程128

11.2 形状因子130

11.3 半立方体算法131

11.4 辐射度方程求解技术132

本章推荐阅读136

第12章 计算机真实感图形绘制技术Ⅳ——纹理映射137

12.1 二维纹理映射138

12.1.1 表面图案映射139

12.1.2 Catmull纹理映射方法139

12.1.3 两步纹理映射技术140

12.1.4 环境映射技术142

12.1.5 反走样与纹理映射145

12.2 二维几何纹理映射147

12.3 透明与不透明149

12.4 多重纹理与像素着色150

12.5 纹理映射中的透视问题151

12.6 三维纹理映射151

12.7 过程纹理映射152

12.7.1 木材纹理函数153

12.7.2 三维噪声函数154

12.8 小结156

本章推荐阅读157

第13章 关于颜色的讨论158

13.1 颜色的基本概念158

13.2 CIE色度图159

13.3 几种常用的颜色模型161

本章推荐阅读163

第14章 图形标准与图形API164

14.1 图形标准165

14.2 OpenGL165

14.3 Direct3D168

14.4 Java 3D170

本章推荐阅读173

第15章 图形硬件——GPU174

15.1 图形硬件的演进174

15.2 GPU的工作原理与特点177

15.3 着色语言与GPU编程180

15.4 小结与展望184

本章推荐阅读185

第16章 自然景物模拟186

16.1 分形图形187

16.2 L系统188

16.3 粒子系统193

本章推荐阅读196

第17章 计算机动画原理197

17.1 动画原理及制作流程197

17.1.1 动画原理197

17.1.2 动画制作流程198

17.2 计算机动画的应用198

17.3 计算机动画的主要技术200

17.3.1 关键帧动画技术201

17.3.2 Morphing和空间变形动画技术203

17.3.3 运动捕捉技术208

17.3.4 关节链动画和人体动画技术209

17.3.5 其他动画技术211

本章推荐阅读214

第18章 高级论题215

18.1 细节层次技术215

18.1.1 LOD模型及其生成算法216

18.1.2 LOD模型的切换策略218

18.1.3 LOD模型选取的度量技术221

18.2 基于图像的绘制技术223

18.2.1 绘制技术谱系223

18.2.2 几种基于图像的绘制技术的实现方法223

18.3 体绘制与可视化226

18.4 基于点的建模与绘制229

18.4.1 点绘制技术原理230

18.4.2 两种基本的点绘制技术231

18.4.3 多边形面片、三角面片和点表示的比较236

18.4.4 基于点的绘制技术小结238

本章推荐阅读238

附录A 一个简单的C/OpenGL/Cg程序示例239

附录B 推荐阅读的部分书目、文献题录以及会议、期刊、网址等243

附录C 进一步学习计算机图形学260

参考文献264

索引271