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第1章 绪论1

1.1计算机图形学的概念及研究内容1

1.1.1图形与图像1

1.1.2研究内容2

1.1.3相关学科3

1.2计算机图形学的发展4

1.2.1图形硬件的发展4

1.2.2图形软件及图形软件标准的发展6

1.2.3图形专用算法的发展6

1.3计算机图形学的应用7

1.3.1计算机辅助设计（CAD）及计算机辅助制造（CAM）7

1.3.2科学计算可视化9

1.3.3计算机动画10

1.3.4人机交互10

1.3.5计算机艺术11

1.3.6计算机辅助教学（CAI）11

习题112

第2章 计算机图形系统13

2.1计算机图形系统构成和功能13

2.1.1计算机图形系统构成13

2.1.2计算机图形系统功能15

2.2输入设备15

2.2.1键盘15

2.2.2鼠标16

2.2.3光笔16

2.2.4触摸屏17

2.2.5数字化仪18

2.2.6扫描仪18

2.2.7游戏杆 和跟踪球18

2.2.8数据手套19

2.3输出设备19

2.3.1显示设备19

2.3.2硬拷贝设备24

2.4光栅扫描显示系统26

2.4.1光栅扫描显示系统的组成26

2.4.2相关概念27

2.4.3 PC图形显示卡30

2.5计算机图形标准31

习题234

第3章 基本图形的生成算法35

3.1直线的扫描转换35

3.1.1数值微分算法35

3.1.2中点画线算法36

3.1.3 Bresenham画线算法38

3.2圆的扫描转换39

3.2.1中点画圆算法39

3.2.2 Bresenham画圆算法41

3.3椭圆的扫描转换42

3.4实面积图形的生成46

3.4.1多边形的填充46

3.4.2种子填充算法51

3.5光栅图形反走样算法52

3.5.1过取样52

3.5.2简单区域取样53

3.5.3加权区域取样53

3.6属性处理54

3.6.1线属性54

3.6.2区域填充属性56

3.7字符处理56

3.7.1点阵式字符56

3.7.2矢量式字符57

3.8 OpenGL基本图元的绘制58

3.8.1点的绘制59

3.8.2线的绘制62

3.8.3多边形的绘制65

习题367

第4章 几何变换69

4.1几何变换的数学基础69

4.1.1矩阵运算69

4.1.2矩阵运算的基本性质70

4.1.3二维坐标系统71

4.2二维图形几何变换72

4.2.1二维图形的基本变换72

4.2.2组合变换74

4.3三维图形的几何变换74

4.3.1三维图形的基本变换74

4.3.2组合变换77

4.4投影变换79

4.4.1基本概念79

4.4.2平行投影80

4.4.3透视投影变换81

4.5窗口—视区变换83

4.5.1基本概念83

4.5.2视窗变换实例Window To Viewport的设计83

4.5.3编写过程中的技术要点84

4.6二维图形的裁剪85

4.6.1点的裁剪85

4.6.2直线的裁剪86

4.6.3多边形的裁剪91

4.6.4曲线和文字的裁剪94

4.7 OpenGL图形变换基础95

习题4101

第5章 曲线与曲面102

5.1曲线、曲面参数表示的基础知识102

5.1.1矢量102

5.1.2曲线与曲面的参数表示103

5.1.3插值、逼近、拟合与光顺104

5.1.4曲线的参数连续性和几何连续性107

5.2 Bezier曲线108

5.2.1 Bezier曲线的定义108

5.2.2 Bezier曲线的性质108

5.2.3 Bezier曲线的矩阵表示110

5.2.4 Bezier曲线的拼接111

5.3 B样条曲线112

5.3.1 B样条曲线的定义112

5.3.2 B样条曲线的性质113

5.3.3 B样条曲线分类115

5.4非均匀有理B样条曲线115

5.4.1 NURBS曲线的定义115

5.4.2 NURBS的齐次坐标表示116

5.4.3 NURBS的优缺点116

5.5 Bezier曲面117

5.5.1 Bezier曲面的定义117

5.5.2 Bezier曲面片的拼接118

5.6 B样条曲面119

5.6.1 B样条曲面的数学表示119

5.6.2 B样条曲面片的拼接120

5.7非均匀有理B样条曲面120

5.8 OpenGL中自由曲线的绘制120

5.8.1 Bezier曲线的绘制120

5.8.2 NURBS曲线的绘制124

习题5129

第6章 真实感图形131

6.1消除隐藏线131

6.1.1消隐的基础知识131

6.1.2凸多面体的隐藏线消除131

6.1.3 凹多面体的隐藏线消除132

6.1.4二次曲面体的隐藏线消除133

6.2消除隐藏面134

6.2.1区域排序算法134

6.2.2 Z缓冲区算法135

6.2.3扫描线算法136

6.2.4区域采样算法137

6.3纹理139

6.3.1纹理的定义和映射139

6.3.2纹理的反走样处理140

6.4光照模型142

6.4.1光源特性和物体表面特性142

6.4.2光照模型与处理143

6.4.3明暗模型与处理144

6.4.4 阴影生成145

6.4.5整体光照模型147

6.5光线跟踪148

6.5.1光线跟踪的基本原理148

6.5.2光线与实体的求交149

6.6颜色模型151

6.6.1基本概念151

6.6.2 CIE色度图152

6.6.3常用的颜色模型154

6.6.4颜色的选择插值与复制155

习题6156

第7章 交互式绘图技术157

7.1交互式绘图概述157

7.1.1交互式绘图的概念157

7.1.2交互式绘图系统的任务157

7.1.3交互式绘图系统的设计原则158

7.2交互式输入的基本模式159

7.3基本交互式绘图技术160

7.4交互式绘图系统的构造163

7.4.1交互式用户接口的内容164

7.4.2交互式用户接口的工作方式164

7.4.3交互式用户接口实现166

7.5 OpenGL中的交互操作168

7.5.1物体的选择168

7.5.2反馈169

习题7175

第8章 计算机动画176

8.1计算机动画起源与发展176

8.2计算机动画的过程与分类179

8.3计算机动画功能及应用181

8.4计算机动画控制方法182

8.5关键帧系统183

8.5.1变形184

8.5.2模拟加速度186

8.6运动的描述188

8.6.1直接运动描述188

8.6.2目标导向系统189

8.6.3运动学和动力学189

习题8189

第9章 实用CAD系统介绍191

9.1 AutoCAD系统介绍191

9.1.1 AutoCAD概述192

9.1.2 AutoCAD系统简介193

9.1.3系统功能与技术特点209

9.1.4系统的体系结构211

9.2 3DMAX系统介绍211

9.2.1 3DMAX概述212

9.2.2 3DMAX系统简介212

9.2.3 3DMAX系统功能224

9.2.4 3DMAX体系结构225

习题9227

参考文献228