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前言1

绪论3

0.1 本书的组织3

0.2 第一部分4

0.2.1 数学模块4

0.2.2 图形面模块4

0.2.3 使用这些模块4

0.3.3 光线——物体相交测试5

0.3.5 复习光线追踪程序代码5

0.3.4 阴影、纹理和光照5

0.3.2 光线追踪程序5

0.3.1 光线追踪理论5

0.3 第二部分5

0.3.6 怎样使用光线追踪程序6

0.4 第三部分6

0.5 第四部分6

0.6 第五部分6

0.7 第六部分6

0.8 第七部分6

0.10 总结7

0.9 软件和硬件要求7

第一部分 标准和通用模块11

第一章 标准和C语言11

1.1 为什么选用C语言11

1.2 编程语言的概念11

1.3 变量和数据类型12

1.4 运算符13

1.5 程序控制15

1.6 函数16

1.8 指针和数组17

1.7 宏17

1.9 内存18

1.10 结构18

1.11 typedef19

1.12 输入输出（I/O）19

1.13 文件I/O20

1.14 编程风格21

1.15 参考读物21

1.16 光线跟踪21

2.1.1 BkDefs.文件23

第二章 数学模块23

2.1 头文件23

2.1.2 BkMath. 头文件24

2.2 编译这些模块26

2.3 Bkath.C 程序26

2.4 基本数学函数38

2.4.1 Radians和Degrees函数38

2.4.2CosD和SinD 函数39

2.4.3 Power函数39

2.4.6 Exp10函数40

2.4.5 Log函数40

2.4.7 Sign和Intsign函数41

2.4.8 IntSqrt 函数41

2.4.9 IntPower函数41

2.4.10 MIIN和MAX函数42

2.5 向量和矩阵函数42

2.5.1 Vec和VecInt函数43

2.5.2 UnVec 和UnVecInt函数43

2.5.3 VeDot函数43

2.5.4 V ecCross函数44

2.5.5 VecLen函数45

2.5.6 VecNormalize函数46

2.5.7 V ecMatxMult函数46

2.5.8 VecSub和VecSubInt函数46

2.5.9 VeeAdd 函数47

2.5.10 VecAdd3 函数47

2.5.11 VecCopy和VecCopyInt函数47

2.5.13 VecScalMultVecscalMultl和VecScalMultInt函数48

2.5.14 VecAddScalMultl和VecScalMultInt函数48

2.5.12VecLinComb函数48

2.5.15 VecNull 和VecNulllnt函数49

2.5.16 VecElemMult函数49

2.5.17 VecMin和VecMax函数49

2.5.18 VccNegate函数49

2.6 仿射变换例程49

2.6.1 ZeroMdtrlx函数49

2.6.2 Translate3D函数50

2.6.3 Scale3D函数50

2.6.5 Muluply3D函数51

2.6.4 Rotate3D函数51

2.6.6 MatCopy函数52

2.6.7 PrepareMatnx 函数52

2.6.8 PrepareInvMatrix52

2.6.9Tansform 函数52

2.7 伪随机数的生成53

2.7.1 InitRand 函数53

2.7.2 Rand函数53

2.7.3 RandInt函数53

3.1 BkGlobs.H头文件55

第三章 图形界面模块55

3.2 BkGraph.H头文件56

3.3 BkGraph.C程序57

3.3.1 Plot函数68

3.3.2 Clear_Palette函数68

3.3.3 Set_Palette函数68

3.3.4 Imt_Palette68

3.3.5 Imt_Palette 函数68

3.3.10 MinI和MaxI函数69

3.3.9 Line函数69

3.3.7 Swap函数69

3.3.6 CyCle_Palette函数69

3.3.8 Circle函数69

3.3.11 Tmvial Reject函数70

3.3.12 Chp_To_Screen函数70

3.3.13 Imt_Graphics函数70

3.3.14 Set_Graphics_Mode函数70

3.3.15 Wait_For_Key函数70

3.3.16 Exit_Graphics函数70

3.4.2 Init_Perspective函数71

3.4.3 Map_Coordmates函数71

3.3.17 Fitle 函数71

3.4.1 Init_Plotting函数71

3.4 二维画图函数71

3.4.5 Cartesian_Plot_3D函数72

3.4.6 Cylmdrical_Plot_3D函数72

3.4.7 Spherical Plot_3D函数73

3.4.8 Draw_Line_3D函数73

3.5.1 Put)_Pixel函数74

3.5 像素函数74

3.5.2 Get_Pixel函数75

3.6 设置坐标轴和调色板的函数75

3.6.1 Put_Axis_And _Palette函数75

3.6.2 Display_Axis函数75

3.6.3 Display_Palette函数76

3.6.4 Axis_And_Palette 函数76

3.7 使用模块76

4.2 Plants.C 文件77

4.1 Crystal.C文件77

第四章 使用模块77

4.3 S移花接木——3D,C程序83

4.4 三维圆周运动模拟示例程序86

4.5 真实物体94

第二部分 光线追踪97

第五章 光线追踪程序数学模块97

第六章 光线追踪理论121

6.1 即时光线追踪123

6.2 光线的反射126

6.3 折射128

6.4 问题，问题，问题！131

6.5 答案，答案，答案！132

6.6 细节133

第七章 光线追踪程序135

7.1 投影135

7.2 图像质量和变形137

7.3 防变形方法137

7.4 均匀采样138

7.7 简单的照像机模型139

7.6 结果139

7.5 统计密集采样139

7.8 trace函数140

7.9 背景141

第八章 光线—物体相交测试165

8.1 物体的定义165

8.1.1 光线的参数表示165

8.1.2 与球面相交166

8.1.3 与二次曲面相交167

8.2 曲面法线计算167

8.3 与平面物体相交168

8.4 三角形小块174

8.5 构造复杂物体181

8.6 构造实体几何185

8.6.1 包围体186

8.6.2 包围面187

8.7 层次树188

8.8 搜索物体192

8.9 其它算法199

9.1 阴影模型201

第九章 看见光亮201

9.1.1 背景色（K）202

9.1.2 漫反射颜色（K）202

9.1.3 镜面反射迭加（K）203

9.1.4 反射率（K）及折射率（K）203

9.2 纹理，纹理，纹理204

9.3 映射图象204

9.4 实体纹理构造205

9.5 噪声及扰动206

9.6 实体纹理样式215

9.7 球面纹理220

9.8 制造波纹221

9.9 凹凸纹理222

9.10 大气223

9.11 阴影224

9.12 关于代码226

第十章 光线追踪程序代码227

10.1 分离和解释程序228

10.1.1 预处理229

10.1.2 记号分析程序229

10.2 基本体文件230

10.3 扫描231

10.4 追踪231

10.5 相交232

10.6 包围平面232

10.7 阴影处理233

10.8 通向BOB的途径234

10.9 内存问题234

10.10 构成画面234

11.1 运行Bob235

第十一章 如何使用光线追踪程序235

11.3 统计数字237

11.2 Bob237

11.4 输入文件（B）格式239

11.5 输入文件布局240

11.6 预处理程序240

11.6.1 宏241

11.7 EDL分析程序242

11.7.1 studio结构242

11.6.2 包含指令242

11.7.2 studio参数243

11.8 光源246

11.9 表面248

11.9.1 凹凸纹理250

11.9.2 加纹理的表面252

11.10 基本体253

11.10.1 球253

11.10.2 环254

11.10.5 圆锥255

11.10.4 三角形小块255

11.10.3 多边形255

11.11 变换256

11.12 图像纹理257

11.13剪切257

11.14有关说明259

第三部分 生成光线追踪程序所城需的物体数据库263

第十二章 过程物体数据库263

12.1 生长的树264

12.2 环形与环面267

12.3 一个令人困惑的物体270

12.5一块吸收性极好的海绵273

12.6 一个六角形275

12.7 更为复杂的数据库277

第十三章 Z缓冲区数据279

13.1 Z缓冲区数据的线框轮廓279

13.2 光线追踪的Z缓冲区数据库280

13.3 生成Z缓冲区数据库的程序285

13.4 生成Z缓冲区数据库的分形程序291

13.6 三维Julia集294

13.5 三维Mandelbrot集294

13.7 使用四元数的分形298

13.8 四元数数学299

13.9 生成四元数分形数据库309

13.10 地形Z缓冲区309

13.11 Smooth.EXE313

13.12 移动山脉314

14.1.1 基本体支持和操作317

14.1.2 物体支持和操作317

第十四单章 三维数据库建横器317

14.1 数据库建模程序的功能317

第四部分 物体数据库的CAD产品317

14.1.3 适当时间内生成数据库视图318

14.1.4 在数据库内部自由移动318

14.1.5 陷藏数据库细节318

14.2 层次结构的重要性318

14.3 Bob的数据库层次：基本体、物体、画面319

14.2.4 高效性319

14.2.3 区域性和可扩展性319

14.2.1 重复利用性319

14.2.2 灵活性319

14.4Eb:Bob 的简单数据库建模程序320

14.4.1 启动Ed320

14.4.2 Ed 屏幕320

14.4.3 告诉Ed 做什么320

14.5.1 读写画面文件321

14.5.2 移动观察点321

14.5 系统模式321

14.4.4系统参数321

14.5.3 选择物体322

14.5.4 实例化及删除物体322

14.5.5 编辑物体位置和比例322

14.5.6 修改studto定义322

14.5.7 编辑studio参数322

14.5.8 退出studio模式322

14.5.9 编辑物体322

14.5.10 编辑物体结构322

14.5.14 退出Ed323

14.5.13 退出物体模式323

14.5.11 多边形的一个特例323

14.5.12 编辑物体特征323

14.6 Ed源代码总览324

14.6.1 Ed源代码使用的规则324

14.6.2 Ed 基本数据结构324

14.6.3 Ed全局变量325

14.6.4 Ed主要的程序元素325

14.6 Ed输出文件的局限326

15.1.1 直接指定调色板329

15.1.2 多数法329

第十五章 图像处理329

15.1 IMG2GIF.C329

第五部分 计算机图形学的图像处理技术329

15.1.3 中分法330

15.1.4 固定调色板330

15.2 有趣有益的抖动法331

15.3 建立，GIF文件332

15.4 IMG2GIF.C技术说明333

15.7 图像显示334

15.6 改善图像质量334

15.5.2 Palette.MAP文件格式334

15.5 文件格式334

15.5.1 Bob的.IMG文件格式334

第六部分 图形硬件347

第十六章 图形硬件驱动程序347

16.1 24位颜色348

16.2 Bob 结束语360

第七部分 本书之外内容363

第十七章 超越Bob363

17.1 制作图形363

17.2.2 运动模糊364

17.2.3纹理问题364

17.2 动画364

17.2.1 车轮364

17.3 实时光线追踪365

17.4 高级光照模型365

17.5 辐射365

17.5.1 更多的近似366

17.5.2 为何使用辐射模型366

17.6 真实三维图像366

17.7 何去何从366