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第1章 概述1

1.1 计算机图形学的概念与研究内容1

1.1.1 什么是计算机图形学1

1.1.2 图像处理、模式识别与计算机图形学2

1.1.3 计算机绘图与CAD/CAM技术的关系4

1.1.4 计算机图形学研究的内容及当前的热点课题5

1.2 计算机图形学发展概况7

1.3 计算机图形学特点和应用8

1.3.1 计算机图形学的特点8

1.3.2 计算机图形学的应用领域9

1.4 计算机图形生成和输出的流水线11

1.4.1 图形生成和输出的流水线概述11

1.4.2 基本图形的点阵转换12

1.4.3 区域填充12

1.4.4 图形变换12

1.4.5 图形裁剪13

1.4.6 三维图形生成和输出的流水线（真实感图像的绘制）13

习题13

第2章 计算机图形系统14

2.1 计算机图形系统的组成14

2.1.1 图形系统的结构14

2.1.2 图形系统的基本功能及其硬件性能要求15

2.1.3 图形系统分类及硬件工作平台16

2.2 计算机图形显示器18

2.2.1 CRT显示器18

2.2.2 液晶显示器27

2.2.3 等离子显示器30

2.2.4 其他类型的显示器32

2.3 计算机图形输入/输出设备32

2.3.1 计算机图形输入设备32

2.3.2 计算机图形输出设备37

2.4 通用图形软件简介41

2.4.1 通用图形软件的分类41

2.4.2 典型图形软件及图形库一览42

2.4.3 主流图形接口及软件简介43

习题45

第3章 C语言图形程序设计基础46

3.1 屏幕设置46

3.1.1 屏幕显示模式与坐标系46

3.1.2 图形驱动程序与图形模式47

3.1.3 图形系统初始化和模式控制49

3.1.4 图形坐标的设置52

3.1.5 屏幕窗口操作53

3.2 图形颜色设置55

3.2.1 颜色的设置55

3.2.2 调色板57

3.2.3 获取颜色信息59

3.3 线的特性设定和填充60

3.3.1 线的特性设定60

3.3.2 填充62

3.4 图形模式下文本处理63

3.4.1 文本输出函数63

3.4.2 输出文本的设置64

3.5 图形存取处理67

3.5.1 检测所需内存67

3.5.2 把图形存入内存68

3.5.3 从内存复制图形到屏幕68

3.6 常用画图函数简介69

3.6.1 直线类函数69

3.6.2 多边形类函数70

3.6.3 圆弧类函数70

3.6.4 填充类函数70

3.7 绘图程序实例71

3.8 C++语言环境下绘图79

3.8.1 Borland C+++开发图形程序环境设置79

3.8.2 在VC+++ 6.0中使用Borland的图形程序包80

习题80

第4章 二维图形生成和变换技术81

4.1 基本绘图元素81

4.1.1 点82

4.1.2 直线82

4.1.3 曲线83

4.1.4 区域填充83

4.2 直线段的生成84

4.2.1 逐点比较法84

4.2.2 数值微分法87

4.2.3 Bresenham法88

4.3 曲线的生成90

4.3.1 圆弧的生成90

4.3.2 椭圆的生成97

4.3.3 规则曲线的生成100

4.3.4 自由曲线的生成103

4.4 区域填充120

4.4.1 多边形区域填充120

4.4.2 边填充122

4.4.3 种子填充123

4.5 二维图形变换125

4.5.1 二维图形几何变换的基本原理125

4.5.2 几何变换的矩阵表示形式129

4.5.3 二维图形齐次坐标矩阵变换133

4.5.4 组合变换136

4.5.5 二维图形变换程序设计139

4.6 二维图像裁剪144

4.6.1 窗口区和视图区145

4.6.2 直线段裁剪147

4.6.3 多边形裁剪151

4.6.4 其他类型图形裁剪154

4.6.5 二维图形裁剪程序设计155

4.7 反走样技术157

4.7.1 走样和反走样的定义157

4.7.2 超采样158

4.7.3 区域采样159

习题160

第5章 三维图形生成和变换技术162

5.1 三维图形的概念162

5.2 自由曲面的生成162

5.2.1 空间曲面的参数表示163

5.2.2 Bezier（贝塞尔）曲面164

5.2.3 B样条曲面168

5.2.4 Coons（孔斯）曲面171

5.2.5 NURBS（非均匀有理B样条）曲面174

5.3 三维图形变换174

5.3.1 三维图形几何变换175

5.3.2 三维图形平行投影变换184

5.3.3 三维图形透视投影变换195

5.4 三维图形裁剪和消隐技术200

5.4.1 三维图形的裁剪200

5.4.2 三维图形消隐202

习题208

第6章 真实感图形生成技术209

6.1 概述209

6.2 简单光照模型210

6.2.1 环境反射光211

6.2.2 漫反射光211

6.2.3 镜面反射光211

6.2.4 Phong光照模型212

6.3 明暗处理方法213

6.3.1 哥罗德（Gouraud）强度插值法213

6.3.2 Phong（冯）法向插值方法214

6.4 阴影生成方法215

6.4.1 自身阴影生成方法215

6.4.2 投射阴影生成方法216

6.5 整体光照模型217

6.5.1 透明性的简单模型217

6.5.2 整体光照模型218

6.5.3 光线跟踪算法218

6.5.4 辐射度算法219

6.6 纹理处理方法220

6.6.1 纹理映射221

6.6.2 扰动映射222

6.7 图形颜色和颜色模型223

6.7.1 颜色的性质223

6.7.2 CIE色度图225

6.7.3 颜色模型227

6.8 真实感图形技术的实现230

6.8.1 定义230

6.8.2 定义230

6.8.3 定义232

6.8.4 定义232

6.8.5 绘制模拟光源233

习题233

第7章 几何造型简介234

7.1 概述234

7.2 几何造型系统的三种模型235

7.2.1 线框模型235

7.2.2 表面模型236

7.2.3 实体模型237

7.3 实体模型的构造237

7.3.1 概述237

7.3.2 边界表示法239

7.3.3 构造实体几何法241

7.3.4 扫描法244

7.3.5 分解表示法244

习题247

第8章 计算机动画技术248

8.1 计算机动画概述248

8.1.1 计算机动画历史与现状248

8.1.2 传统动画和计算机动画249

8.1.3 计算机动画的研究内容250

8.1.4 计算机动画的应用250

8.2 计算机动画的分类和原理252

8.2.1 计算机动画的分类252

8.2.2 计算机动画原理255

8.3 计算机动画的关键技术257

8.3.1 旋转的四元数表示257

8.3.2 碰撞检测技术259

8.3.3 运动捕捉技术263

习题269

第9章 计算机动画实践270

9.1 计算机动画编程270

9.1.1 Turbo C动画编程270

9.1.2 基于OpenGL的Visual C+++动画编程273

9.1.3 基于OGRE的Visual C+++动画编程276

9.2 计算机动画软件280

9.2.1 二维动画软件280

9.2.2 三维动画软件281

9.3 3ds Max动画制作283

9.3.1 软件环境简介283

9.3.2 刚体动画实例287

9.3.3 软体动画实例288

9.3.4 骨骼动画实例291

习题294

第10章 虚拟现实技术及VRML语言295

10.1 虚拟现实技术概述295

10.1.1 虚拟现实技术的基本概念295

10.1.2 虚拟现实技术的特征与分类295

10.1.3 虚拟现实技术的发展297

10.1.4 几个典型的虚拟现实应用297

10.2 虚拟现实系统工具298

10.2.1 虚拟现实设备298

10.2.2 主流的虚拟现实引擎299

10.2.3 虚拟现实的软件开发工具299

10.3 虚拟现实建模及语言301

10.3.1 虚拟现实建模技术301

10.3.2 虚拟现实建模语言302

10.3.3 分布式虚拟现实系统322

10.4 基于VRML语言的虚拟现实场景实例323

10.4.1 南京邮电大学校园导游系统323

10.4.2 分布式虚拟坦克战场330

习题338

第11章 OpenGL图形编程基础339

11.1 OPENGL简介339

11.1.1 OPENGL的基本概念339

11.1.2 OpenGL函数库的导入340

11.2 绘制二维图形342

11.3 绘制三维图形346

附录A 实验354

实验1 编程实现“自行车行驶动画”354

实验2 自由设计“美术图案”354

实验3 编程生成“三次贝塞尔曲线”355

实验4 编程实现“多边形扫描线种子填充算法”355

实验5 编程生成“双三次Bezier曲面”356

实验6 编程实现“三维图形的几何变换”356

实验7 编程实现“三维图形的消隐”357

实验8 编程实现“光线跟踪算法”357

实验9 编程实现“基于OpenGL图形库的三维动画”358

实验10 制作基于3ds Max的三维动画359

实验11 实现“颜色随机变换的旋转十字架”虚拟现实场景359

实验12 设计与实现“校园导航系统”360

附录B 标准显示模式及扩充VGA显示模式361

参考文献363