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第1章 绪论2

1.1 计算机图形学与图像处理的区别2

1.2 计算机图形学的典型应用领域3

1.3 应用分类6

1.4 交互式图形7

1.4.1 概述7

1.4.2 交互式图形系统框架9

1.5.1 发展历程12

1.5 计算机图形学的硬件、软件发展12

1.5.2 输出技术14

1.5.3 输入技术19

1.5.4 软件可移植性以及图形标准19

1.6 图形学目前的研究动态20

1.7 本章小结21

习题与思考22

第2章 常用图形软件简介23

2.1 平面类23

2.2 三维类26

2.3 多媒体类32

2.4 网络类34

2.5 工程类38

2.6 工具类40

2.7 编程类42

2.8 本章小结44

习题与思考44

3.1 直线的扫描变换45

第3章 基于光栅扫描的二维图元生成算法45

3.1.1 基本增量算法46

3.1.2 中点线算法48

3.1.3 Bresenham画线算法52

3.2 圆与椭圆的扫描变换55

3.2.1 圆的扫描变换55

3.2.2 椭圆的扫描变换61

3.3 区域填充66

3.3.1 多边形域的填充66

3.4.1 直线线宽的处理81

3.4 线宽与线型的处理81

3.3.3 图案填充81

3.3.2 圆域的填充81

3.4.2 圆弧线宽的处理83

3.4.3 线型的处理84

3.5 字符85

3.5.1 矢量字符85

3.5.2 点阵字符87

3.5.3 字型技术88

3.5.4 字符输出89

3.6 裁剪90

3.6.1 窗口与视口间的变换91

3.6.2 线段裁剪92

3.6.3 多边形裁剪104

3.6.4 字符裁剪115

3.7 反走样基础115

3.7.1 提高分辨率117

3.7.2 简单的区域反走样算法117

3.7.3 卷积积分与反走样算法118

3.7.4 半色调技术119

3.8 本章小结120

习题与思考121

第4章 图形硬件与图形软件标准化122

4.1 图形输入设备122

4.1.1 键盘123

4.1.2 鼠标126

4.1.3 光笔127

4.1.4 触摸屏128

4.1.5 坐标数字化仪130

4.1.6 图形扫描仪132

4.1.7 数字相机133

4.1.8 手写笔134

4.2 图形输出设备135

4.2.1 图形显示设备135

4.2.2 图形绘制设备147

4.3 其他图形设备150

4.3.1 图形处理器150

4.3.2 视频控制器151

4.3.3 显示处理器151

4.4 图形标准化概述152

4.5 图形程序接口标准153

4.5.1 GKS标准154

4.5.2 GKS-3D标准156

4.5.3 PHIGS标准156

4.5.4 其他160

4.6 图形元文件160

4.6.1 GKSM和VDM文件160

4.7 设备接口标准162

4.7.1 VDI虚拟设备接口162

4.6.2 CGM文件162

4.7.2 CGI计算机图形设备接口163

4.8 应用程序接口标准163

4.8.1 概述163

4.8.2 基本图形转换规范164

4.8.3 产品模型数据转换标准166

4.9 本章小结170

习题与思考170

5.1 二维变换171

5.1.1 平移变换171

第5章　几何变换171

5.1.2 比例变换172

5.1.3 旋转变换172

5.2 齐次坐标系和二维变换的矩阵表示173

5.2.1 平移变换174

5.2.2 比例变换175

5.2.3 旋转变换175

5.2.4 刚体变换和仿射变换176

5.2.5 对称变换177

5.3.1 关于任意点P1旋转物体178

5.3 二维变换的组合178

5.3.2 关于任意点P1比例变换物体179

5.3.3 综合变换179

5.4 窗口到视口的变换180

5.4.1 基本概念180

5.4.2 视窗变换实例Window To Viewport的设计182

5.5 效率问题186

5.6 三维变换的矩阵表示187

5.7 三维变换的组合190

5.7.1 实例一190

5.7.2 实例二193

5.8 坐标系的变换194

5.9 三维变换中的对称变换矩阵198

5.10 本章小结199

习题与思考199

第6章 三维视图200

6.1 投影200

6.1.1 透视投影202

6.1.2 平行投影203

6.2 三维视图的定义206

6.3 平面几何投影的计算209

6.4 平面几何投影的实现213

6.4.1 平行投影214

6.4.2 透视投影217

6.4.3 三维规格化裁剪盒的裁剪219

6.4.4 在齐次坐标系中裁剪220

6.4.5 映射到视区223

6.4.6 视图变换实现方法小结223

6.5 坐标系名称224

6.6 本章小结225

习题与思考226

第7章 三维图形的绘制实践227

7.1 概述227

7.2 交互式图形系统应用实例介绍227

7.2.1 Photoshop制作爆炸效果227

7.2.2 用Photoshop制作立体台灯232

7.3 奖杯的制作235

7.4 利用VC设计三维投影程序244

7.4.1 界面设计245

7.4.3 关于视图参考坐标系的设计246

7.4.2 程序结构246

7.4.4 CMy3D类的具体设计247

7.4.5 投影图的显示248

7.4.6 布局图的显示249

7.5 利用OpenGL图形包编制应用程序249

7.5.1 OpenGL的构成及工作流程249

7.5.2 OpenGL的运行环境要求250

7.5.3 OpenGL的应用程序开发251

习题与思考270

7.6 本章小结270

8.1 交互任务272

8.2 交互技术272

第8章 图形用户界面与交互技术272

8.2.1 定位操作273

8.2.2 选图274

8.2.3 实数输入设备275

8.2.5 功能选择276

8.2.6 几何约束276

8.2.4 字符输入276

8.2.7 拖动279

8.2.8 橡皮筋技术279

8.2.9 图形变比281

8.2.10 引力场效果281

8.2.11 标尺和导向线282

8.2.12 坐标显示283

8.2.13 菜单283

8.2.14 在三视图上作三维输入283

8.2.15 扫描表示284

8.3 图形输入模式285

8.4 图形输出属性及其处理方法287

8.4.1 直线的属性287

8.4.2 多边形填色的属性287

8.4.3 字符的属性288

8.4.4 符号的属性288

8.4.5 属性的组合控制288

8.5.1 简单易学289

8.5 设计人机图形交互的一般原则289

8.4.6 属性的查询289

8.5.2 提供反馈290

8.5.3 出错处理290

8.5.4 设计的一致性290

8.5.5 可扩充性290

8.6 交互技术应用实例290

8.6.1 界面设计290

8.6.2 结构设计291

8.7 本章小结292

8.6.4 程序小结292

8.6.3 程序实现292

习题与思考293

第9章 真实感图形的显示294

9.1 消隐处理294

9.1.1 消隐的基础知识294

9.1.2 常见消隐方法295

9.2 光照模型及浓淡处理301

9.2.1 漫射光照明301

9.2.2 点光源照明和镜面反射303

9.2.3 浓淡形成算法305

9.2.4 整体光照明模型305

9.2.5 计算机色彩构成知识307

9.3 透明309

9.4 阴影310

9.5 纹理311

9.6 三维仿真显示312

9.8 真实感图形技术的实现314

9.8.1 程序Realism简介314

9.7 实时真实感图形314

9.8.2 知识准备315

9.8.3 程序Realism的设计318

9.8.4 程序Realism具体实现323

9.9 本章小结326

习题与思考327

第10章 曲线与曲面328

10.1 曲线的产生328

10.1.1 DDA曲线生成算法328

10.1.2 内插法331

10.2 自由曲线338

10.2.1 三次参数样条曲线段339

10.2.2 三次Bezier曲线段342

10.2.3 三次B样条曲线段347

10.2.4 NURBS曲线351

10.3 曲面351

10.3.1 Coons曲面352

10.3.2 Bezier曲面353

10.3.3 B样条曲面354

10.4 本章小结355

10.3.4 特殊曲面的生成355

习题与思考356

第11章 实体造型357

11.1 实体的表示357

11.1.1 参考坐标系358

11.1.2 元素的定义359

11.1.3 常用的形体表示方式361

11.2 平面图形数据结构367

11.2.1 数据的逻辑结构367

11.2.2 数据的物理结构368

11.2.3 三维形体369

11.3 实体造型系统简介375

11.4 本章小结375

习题与思考375

第12章 计算机动画技术简介376

12.1 概述376

12.2 动画的种类划分377

12.3 计算机动画的关键技术和技巧378

12.4.1 动画播放384

12.4 实现技术384

12.4.2 利用getimage（）和putimage（）实现动画385

12.4.3 多重屏幕页386

12.5 程序举例386

12.6 计算机动画技术的进一步研究387

12.7 本章小结388

习题与思考389

13.1 概述390

13.2 画板系统的需求分析390

第13章 简单图形系统的实现390

13.3 设计考虑391

13.3.1 设计思路391

13.3.2 设计层次392

13.4 界面设计393

13.5 类的设计395

13.5.1 图形类397

13.5.2 CShapeManager类423

13.5.3 CHistory类433

13.5.4 对一些自动生成类的介绍434

13.6 图形系统设计的一般原则442

习题与思考443

第14章 虚拟现实与可视化技术444

14.1 虚拟现实444

14.1.1 虚拟现实采用的关键技术444

14.1.2 虚拟现实造型语言VRML445

14.1.3 虚拟现实系统的应用分类445

14.1.4 虚拟现实的应用前景447

14.2.1 可视化的主要特点及应用449

14.2 科学计算可视化449

14.2.2 三维可视化技术451

14.2.3 矢量场可视化的研究452

14.3 虚拟现实编程实例：虚拟生活小区453

14.3.1 VRML虚拟现实建模语言453

14.3.2 实例介绍456

14.4 参考书目466

附录A 空间与矩阵概念467

A1 空间467

A1.1 标量467

A1.2 向量空间468

A1.3 仿射空间469

A1.4 欧几里得空间470

A1.5 投影471

A1.6 Gram-Schmidt正交化472

A1.7 参考书目472

A2 矩阵473

A2.1 定义473

A2.2 矩阵运算473

A2.3 行矩阵与列矩阵474

A2.5 表示法的变化475

A2.4 秩475

A2.6 叉积477

A2.7 特征值和特征向量477

A2.8 参考书目478

附录B 三维视图实例479

B.1 3DViewing概述479

B.2 知识准备480

B.3 3DViewing的设计485

B.4 3DViewing的具体实现488