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第一章 计算机图形学基本知识1

1.1 计算机图形学的概念1

1.2 计算机图形学的发展1

1.3 计算机图形学的应用4

1.4 计算机图形硬件简介5

习题一21

第二章 基本图形的生成与计算23

2.1 直线的生成算法23

2.1.1 直线DDA算法23

2.1.2 直线Bresenham算法25

2.2 圆的生成算法29

2.2.1 基础知识29

2.2.2 圆的Bresenham算法30

2.3 区域填充算法32

2.3.1 基础知识32

2.3.2 扫描线填色算法33

2.3.3 种子填色算法41

2.4 字符的生成43

2.4.1 点阵式字符43

2.4.2 矢量式字符44

2.4.4 轮廓字形技术45

2.4.3 方向编码式字符45

2.5 图形求交46

2.5.1 求交点算法47

2.5.2 求交线算法49

2.5.3 包含判定算法51

2.5.4 重叠判定算法55

2.5.5 凸包计算56

2.6 图形裁剪57

2.6.1 直线的剪裁57

2.6.2 多边形的剪裁63

2.6.3 字符串的剪裁68

2.7 曲线生成与求交69

2.7.1 Bezier曲线生成69

2.7.2 B样条曲线生成71

2.7.3 非均匀有理B样条(NURBS)曲线生成72

2.7.4 曲线求交73

习题二74

第三章 图形变换与输出76

3.1 图形的几何变换76

3.1.1 二维图形几何变换76

3.1.2 三维图形几何变换80

3.1.3 参数图形几何变换86

3.2.1 坐标系统87

3.2 坐标系统及其变换87

3.2.2 规格化变换与设备坐标变换89

3.2.3 投影变换93

3.3 图元输出与输出属性96

3.3.1 二维图元输出96

3.3.2 输出属性及其控制97

3.3.3 三维图元的输出102

习题三103

第四章 图形输入与交互技术105

4.1 逻辑输入设备105

4.2.1 概述106

4.2 图形输入控制106

4.2.2 请求方式107

4.2.3 取样方式108

4.2.4 事件方式108

4.2.5 输入控制方式的混合使用110

4.3 交互技术111

4.3.1 定位技术111

4.3.2 橡皮条技术112

4.3.3 拖曳技术113

4.3.4 菜单技术114

4.3.5 定值技术116

4.3.6 拾取技术117

4.3.7 网格与吸附技术118

4.4 三维图形输入118

习题四119

第五章 图形数据结构120

5.1 图段120

5.1.1 图段及其属性120

5.1.2 图段的操作121

5.1.3 独立于工作站的图段存储器和图文件124

5.2 结构125

5.2.1 结构元素125

5.2.2 结构网络(structure network)127

5.2.3 集中式结构存储(CSS)与结构操作128

5.2.4 建模操作136

5.3 图段与结构的比较140

习题五140

第六章 数据接口与交换标准141

6.1 GKS元文件标准GKSM142

6.1.1 GKSM功能142

6.1.2 GKSM生成143

6.1.3 GKSM输入145

6.2 计算机图形元文件标准CGM146

6.2.1 CGM功能146

6.2.2 CGM描述147

6.3 计算机图形接口标准CGI149

6.3.1 CGI功能149

6.3.2 光栅功能集151

6.4 基本图形交换规范标准IGES152

6.4.1 IGES功能152

6.4.2 IGES元素153

6.4.3 IGES文件结构157

6.5 DXF数据接口161

6.6 产品模型数据交换标准STEP166

6.6.1 STEP的组成167

6.6.2 产品模型信息结构172

6.6.3 几何与拓扑表示179

习题六181

第七章 造型技术182

7.1 特征造型182

7.1.1 特征的定义183

7.1.2 特征的分类183

7.1.3 特征的形式化描述184

7.1.4 特征造型系统实现模式185

7.1.5 特征表示187

7.1.6 特征与约束189

7.1.7 特征的依赖描述189

7.2.1 基本概念190

7.2 分形造型190

7.2.2 分形造型对模型的基本要求191

7.2.3 分形造型的常用模型192

7.3 体绘制技术194

7.4 从二维图像信息构造三维形体195

7.5 从二维正投影图构造三维形体195

7.6 实体造型196

7.6.1 实体造型技术的发展概况196

7.6.2 边界表示法209

7.7 几何造型中的元素表示及集合运算232

7.7.2 几何造型的简要介绍233

7.7.1 CAD技术的发展233

7.7.3 几何元素的定义234

7.7.4 几何元素的集合运算237

7.8 实体的布尔操作246

7.8.1 引言246

7.8.2 在Brep模型上的布尔集合操作247

7.8.3 边界分类249

7.8.4 步骤250

7.8.5 顶点邻域分类251

7.8.6 空边的连接256

7.8.8 提高拼合运算可靠性措施257

7.8.7 结果的产生257

习题七259

第八章 真实感图形显示260

8.1 线消隐260

8.1.1 消隐的基础知识260

8.1.2 凸多面体的隐藏线消除261

8.1.3 凹多面体的隐藏线消除261

8.2 面消隐264

8.2.1 区域排序算法264

8.2.2 深度缓存(Z-buffer)算法265

8.2.4 扫描线算法266

8.2.3 射线踪迹算法266

8.3 光照模型267

8.3.1 光源特性和物体表面特性267

8.3.2 光照模型及其实现269

8.3.3 明暗的光滑处理274

8.4 光线跟踪276

8.4.1 光线跟踪的基本原理276

8.4.2 光线与实体的求交279

8.4.3 光线跟踪算法282

8.5 表面图案与纹理287

8.5.1 表面图案的描绘287

8.5.2 表面纹理的描绘289

8.6.1 颜色的基本概念290

8.6 颜色空间290

8.6.2 CIE色度图292

8.6.3 几种常用的颜色模型294

习题八296

第九章 实用CAD系统介绍297

9.1 基于特征的参数化产品造型系统GS-CAD297

9.1.1 引言297

9.1.2 系统简介298

9.1.3 系统特色299

9.1.5 系统的功能与技术特点300

9.1.4 系统设计的技术路线300

9.1.6 系统体系结构301

9.1.7 系统配置要求313

9.1.8 造型实例313

9.2 纺织图案CAD/CAM系统326

9.2.1 概述326

9.2.2 系统的体系结构329

9.2.3 系统功能332

9.2.4 主要模块的实现333

习题九352

附录353