计算机图形学基础教程

第1章 绪论

1.1 计算机图形学的研究内容

1.2 计算机图形学发展的历史回顾

1.3 计算机图形学的应用及研究前沿

1.3.1 计算机辅助设计与制造

1.3.2 可视化

1.3.3 真实感图形实时绘制与自然景物仿真

1.3.4 计算机动画

1.3.5 用户接口

1.3.6 计算机艺术

1.4 图形设备

1.4.1 图形显示设备

1.4.2 图形处理器

1.4.3 图形输入设备

1.5 最新研究成果

1.5.1 绘制

1.5.2 几何

1.5.3 视频

习题1

第2章 光栅图形学

2.1 直线段的扫描转换算法

2.1.1 数值微分法

2.1.2 中点画线法

2.1.3 Brescnham算法

2.2 网弧的扫描转换算法

2.2.1 圆的特征

2.2.2 中点画圆法

2.3 多边形的扫描转换与区域填充

2.3.1 多边形的扫描转换

2.3.2 区域填充算法

2.4 字符

2.4.1 点阵字符

2.4.2 矢量字符

2.4.3 字符属性

2.5 裁剪

2.5.1 直线段裁剪

2.5.2 多边形裁剪

2.5.3 字符裁剪

2.6 反走样

2.6.1 提高分辨率

2.6.2 区域采样

2.6.3 加权区域采样

2.7 消隐

2.7.1 消隐的分类

2.7.2 消除隐藏线

2.7.3 消除隐藏面

习题2

第3章 几何造型技术

3.1 参数曲线和曲面

3.1.1 曲线曲面的表示

3.1.2 曲线的基本概念

3.1.3 插值、拟合和光顺

3.1.4 参数化

3.1.5 参数曲线的代数和几何形式

3.1.6 连续性

3.1.7 参数曲面的基本概念

3.2 Bezier曲线与曲面

3.2.1 Bezier曲线的定义和性质

3.2.2 Bezier曲线的递推算法

3.2.3 Bezier曲线的拼接

3.2.4 Bezier曲线的升阶与降阶

3.2.5 Bczier曲面

3.2.6 三边Bezier曲面片

3.3 B样条曲线与曲面

3.3.1 B样条的递推定义和性质

3.3.2 B样条曲线的性质

3.3.3 deBoor算法

3.3.4 节点插人算法

3.3.5 B样条曲面

3.4 NURBS曲线与曲面

3.4.1 NURBS曲线的定义

3.4.2 齐次坐标表示

3.4.3 权因子的几何意义

3.4.4 圆锥曲线的NURBS表示

3.4.5 NURBS曲线的修改

3.4.6 非均匀有理B样条(NURBS)曲面

3.5 Coons曲面

3.5.1 基本概念

3.5.2 双线性Coons曲面

3.5.3 双三次Coons曲面

3.6 形体在计算机内的表示

3.6.1 引言

3.6.2 形体表示模型

3.6.3 形体的边界表示模型

3.7 求交分类

3.7.1 求交分类简介

3.7.2 求交分类策略

3.7.3 基本的求交算法

3.8 实体造型系统简介

3.8.1 Parasolid系统

3.8.2 ACIS系统

3.9 三角网格

3.9.1 三角网格的概念

3.9.2 三角网格的半边表示

3.9.3 网格处理概述

3.9.4 网格简化

3.9.5 网格细分

3.9.6 特征敏感网格重剖

习题3

第4章 真实感图形学

4.1 真实图像的生成

4.2 颜色视觉

4.2.1 基本概念

4.2.2 三色学说

4.2.3 CIE色度图

4.2.4 常用的颜色模型

4.3 简单光照明模型

4.3.1 相关知识

4.3.2 Phong光照明模型

4.3.3 增量式光照明模型

4.3.4 阴影的生成

4.4 局部光照明模型

4.4.l理论基础

4.4.2 局部光照明模型

4.5 光透射模型

4.5.1 透明效果的简单模拟

4.5.2 Whitted光透射模型

4.5.3 Hall光透射模型

4.5.4 简单光反射透射模型

4.6 纹理及纹理映射

4.6.1 纹理概述

4.6.2 二维纹理域的映射

4.6.3 三维纹理域的映射

4.6.4 几何纹理

4.7 整体光照明模型

4.7.1 光线跟踪算法

4.7.2 辐射度方法

4.8 实时真实感图形学技术

4.8.1 基于图像的绘制技术

4.8.2 景物模拟

习题4

第5章 图形标准

5.1 OpcnGL概述

5.2 OpcnGL程序结构

5.3 基本几何元素绘制

5.4 坐标变换

5.5 光照处理

5.6 显示列表

5.7 纹理贴图

习题5

附录A 计算机图形学的数学基础

A.1 矢量运算

A.2 矩阵运算

A.3 齐次坐标

A.4 线性方程组的求解

附录B 图形的几何变换

B.1 窗口区到视图区的坐标变换

B.2 二维图形的几何变换

B.3 三维图形几何变换

附录C 形体的投影变换

C.1 投影变换分类

C.2 世界坐标与观察坐标

C.3 正平行投影(三视图)

C.4 斜平行投影

C.5 透视投影

参考文献

可作为高等院校本科生、研究生学习计算机图形学的教材，并可供相关专业技术人员和教育工作者参考使用。这套教材已伴随着计算机科学与技术的飞速发展茁壮成长了二十余年，获得了国家科学技术进步奖、国家级优秀教材特等奖等29项部级以上奖励，被几百所高校选作教材，教学效果非常好。现经修订和增加新品种、新内容，基本涵盖了本科生和硕士研究生的主要课程。这套系列教材体系完整、结构严谨、理论结合实际、注重素质培养。
《计算机图形学基础教程》特点：
《计算机图形学基础教程》是清华大学计算机系“计算机图形学”课程的教材，是作者在清华大学多年教学经验的基础上，参考国内外最新的相关教材和部分最新的研究成果编写而成的。
电子教案可在清华大学出版社网站（www.tup.com.cn）下载。