第1章 导论1

一、 习题解答1

二、 习题拓展5第2章 Visual C++ 6.0绘图基础8

一、 习题解答8

二、 习题拓展31第3章 基本图形的扫描转换35

一、 习题解答35

二、 习题拓展58第4章 多边形填充62

一、 习题解答62

二、 习题拓展98第5章 二维变换和裁剪101

一、 习题解答101

二、 习题拓展112第6章 三维变换和投影115

一、 习题解答115

二、 习题拓展138第7章 自由曲线曲面141

一、 习题解答141

二、 习题拓展170第8章 分形几何173

一、 习题解答173

二、 习题拓展199第9章 动态消隐202

一、 习题解答202

二、 习题拓展225第10章 真实感图形228

一、 习题解答228

二、 习题拓展274参考文献277

计算机图形学是使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。简单地说，计算机图形学主要是研究如何在计算机中表示图形以及利用计算机进行图形计算、处理和显示的相关原理与算法。

本书介绍计算机图形学的基本原理，内容全面丰富。

本书详细说明重要知识点，用丰富的例子，让读者全面透彻地理解和掌握概念。每章最后都有大量习题和补充题，覆盖面广，难易适中，并给出详尽答案，使读者能举一反三，灵活运用理论知识解决实际问题，并检验知识的掌握程度。本书可单独作为有关计算机图形学基本原理的教材，它还是有价值的参考书。本书面向学习目标，讨论计算机图像生成过程中的重要概念、数学基础知识以及实现的算法。书中有数百道习题与解析，可帮助读者更深入地理解图形学概念，另外，还有许多实例辅助说明解题技巧。

本书讲解计算机图形学领域相对持久的关键知识。书中清晰地解释基本概念以及它们之间的相互关系，不涉及与高级设备或计算环境相关的信息。这里讨论计算机图形学的整体框架，重点说明数学知识和算法实现。算法用伪代码表示，不用特定的编程语言。所有示例都有详细的说明，可以轻松转换为特定计算机系统的工作版本。

基于这种编写原则，所有读者均能从中获益。如果您只想了解计算机图形学，不去做具体实现，那么，可以将本书作为一本入门读物;对于相关专业的教师和学生，可将本书作为任何基础教材的补充参考;对于从事计算机图形学的人员，因为本书易于理解，没有图形系统程序员手册那么晦涩难懂，所以，可以将本书作为实践路途中的垫脚石。

本书采用面向对象语言Visual C++6.0的MFC编程环境作为开发平台,系统讲解"基本图形的扫捕转换"、"二维变换和裁剪"、"三维变换和投影"、"自由曲线和曲面"、"分形几何"、"动态消隐"和"真实感图形"的实现原理和算法。

本书原理讲解透彻、知识点覆盖全面,从基于光栅扫描显示器的扫描转换开始,讲解了反走样技术、三维坐标变换、透视投影变换、Z-Buffer消隐算法、带有材质和纹理的光照模型原理等内容。

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

习题

第2章 光栅图形学

2.1 直线段的扫描转换算法

2.1.1 DDA法

2.1.2 中点画线法

2.1.3 Bresenham算法

2.2 圆弧的扫描转换算法

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

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(de Casteljau)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 Bezier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 de Boor算法

3.3.4 节点插入算法

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 权因子的几何表示

3.4.4 圆锥曲线的NURBS表洋

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

习题

第4章 真实感图形学

4.1 颜色视觉

4.1.1 基本概念

4.1.2 三色学说

4.1.3 CIE色度图

4.1.4 常用的颜色模型

4.2 简单光照明模型

4.2.1 相关知识

4.2.2 Phong光照明模型

4.2.3 增量式光照明模型

4.2.4 阴影的生成

4.3 局部光照明模型

4.3.1 理论基础

4.3.2 局部光照明模型

4.4 光透射模型

4.4.1 透明效果的简单模拟

4.4.2 Whitted光透射模型

4.4.3 Hall光透射模型

4.4.4 简单反射透射模型

4.5 纹理及纹理映射

4.5.1 纹理概述

4.5.2 二维纹理域的映射

4.5.3 三维纹理域的映射

4.5.4 几何纹理

4.6 整体光照明模型

4.6.1 光线跟踪算法

4.6.2 辐射度方法

4.7 实时真实感图形学技术

4.7.1 层次细节显示和简化

4.7.2 基于图像的绘制技术

习题

第5章 图形标准

5.1 Open GL

5.1.1 Open GL概述

5.1.2 Open GL程序结构

5.1.3 基本几何元素

5.1.4 坐标变换

5.1.5 光照处理

5.2 VRML

5.2.1 VRML简介

5.2.2 线性变换

5.2.3 场景交互

5.2.4 VRML节点

5.2.5 VRML展望

习题

附录A 计算机图形学的数学基础

附录B 图形的几何变换

附录C 形体的投影变换

参考文献