计算机图形学(微课版)

内容简介

本书是一部讲述计算机图形学基本原理的教材，旨在结合项目开发经验讲透图形学经典算法，是对笔者二十多年“计算机图形学”课程教学经验结。本书分为8章，内容涵盖了光栅化图形的基本原理、几何变换、曲面建模和真实感图形的绘制，适用于高等学校学生少学时的教学。 为了方便读者学习，本书配有40个算法讲解的(算法原理、算法设计、参考代码和算法小结)，以及Visual Studio 2017版的C++参考源代码。对于喜欢编程的读者，本书提供了MFC绘图函数的讲解(配套13个例程)以及分形几何学(配套11个例程)的拓展训练内容。 本书不仅可以作为高等学校计算机类相关专业的快速入门教材，还可以作为从事虚拟现实研究和游戏开发人员查找图形绘制原理的案头工具书。

目录

第1章导论11.1计算机图形学的应用领域11.1.1计算机游戏11.1.2计算机辅助几何设计11.1.3计算机艺术21.1.4虚拟现实21.1.5计算机辅助教学41.2计算机图形学的概念41.3计算机图形学的相关学科51.4计算机图形学的确立与发展51.5图形显示器的发展及其工作原理71.5.1阴极射线管71.5.2光栅扫描显示器71.5.3液晶显示器91.6图形软件标准101.7计算机图形学研究的热点技术111.7.1基于几何的绘制技术111.7.2基于图像的绘制技术111.8本章小结12习题112第2章基本图形的光栅化132.1直线的光栅化132.1.1DDA算法142.1.2Bresenham算法162.1.3中点算法182.2圆的光栅化202.2.1八分圆弧202.2.2算法原理212.2.3构造中点误差项222.2.4递推公式222.2.5整数中点画圆算法232.3椭圆的光栅化232.3.1四分椭圆弧232.3.2临界点分析242.3.3算法原理252.4反走样技术282.5Wu反走样算法302.5.1算法原理302.5.2构造距离误差项302.5.3个八分象限Wu反走样算法312.6本章小结31习题231第3章填充多边形343.1多边形的光栅化343.1.1多边形的定义343.1.2多边形的表示353.1.3多边形着色模式353.2边界像素处理规则373.2.1平面着色模式填充矩形373.2.2处理边界像素383.2.3光滑着色模式填充矩形393.3边标志算法393.3.1基本思想393.3.2光栅化边403.3.3判断点与边的位置关系403.3.4平面着色模式填充三角形413.3.5光滑着色模式填充三角形423.4有效边表算法433.4.1x扫描线法433.4.2示例多边形443.4.3顶点处理规则443.4.4有效边与有效边表453.4.5桶表与边表473.5边填充算法493.5.1填充原理493.5.2填充过程503.6区域填充算法523.邻接点与八邻接点533.连通域与八连通域533.6.3种子填充算法553.7本章小结58习题359第4章二维变换与裁剪624.1二维变换624.1.1平移变换624.1.2比例变换624.1.3旋转变换634.1.4反射变换644.1.5错切变换644.2基于齐次坐标的二维变换664.2.1齐次坐标664.2.2二维变换矩阵674.2.3物体变换与坐标变换674.2.4二维变换形式674.2.5二维基本变换684.3二维复合变换704.3.1复合变换原理704.3.2相对于任意一个参考点的二维变换704.3.3相对于任意一个参考方向的二维变换734.4图形学中常用的坐标系754.5窗视变换774.5.1窗口与视区774.5.2窗视变换矩阵784.6裁剪804.6.1点的裁剪804.6.2二维线段裁剪804.7CohenSutherland裁剪算法814.7.1编码原理814.7.2裁剪步骤824.7.3交点计算公式834.8中点分割算法844.8.1中点分割算法原理844.8.2中点计算公式854.9LiangBarsky算法854.9.1参数化直线段的裁剪854.9.2LiangBarsky算法原理864.9.3算法分析874.9.4算法的几何意义884.10本章小结89习题490第5章三维变换与投影925.1三维变换925.1.1三维变换矩阵925.1.2三维变换形式925.2三维基本变换935.2.1平移变换935.2.2比例变换935.2.3旋转变换945.2.4反射变换955.2.5错切变换965.3三维复合变换975.3.1相对于任意一个参考点的三维变换975.3.2相对于任意一个参考方向的三维变换985.4平行投影1005.4.1正交投影1015.4.2三视图1025.4.3斜投影1065.5透视投影1085.5.1透视投影坐标系1095.5.2世界坐标系到观察坐标系的变换1105.5.3观察坐标系到屏幕坐标系的变换1115.5.4透视投影分类1125.6三维屏幕坐标系1135.7本章小结114习题5114第6章自由曲线与曲面1176.1基本概念1176.1.1曲线与曲面的表示形式1176.1.2插值与1186.1.3连续条件1186.2Bezier曲线1196.2.1Bezier曲线的定义1206.2.2Bezier曲线的质1226.2.3de Casteljau递推算法1246.2.4Bezier曲线拼接图1256.3Bezier曲面1266.3.1双三次Bezier曲面片的定义1266.3.2双三次Bezier曲面表示球1286.4有理Bezier曲线1286.4.1有理Bezier曲线定义1296.4.2有理一次Bezier曲线1296.4.3有理二次Bezier曲线1296.4.4四段有理二次Bezier曲线表示圆1316.5有理Bezier曲面1316.5.1有理双一次Bezier曲面1326.5.2有理双二次Bezier曲面1336.5.3有理双二次Bezier曲面表示球1346.6本章小结135习题6135第7章建模与消隐1377.1物体的表示方法1377.1.1线框模型1377.1.2表面模型1387.1.3实体模型1387.2边界表示法建模1397.3模型的数据结构1407.3.1三表结构1407.3.2两表结构1427.4消隐算法分类1437.5隐藏线消除算法1447.5.1凸多面体消隐算法1447.5.2曲面体消隐算法1447.6隐藏面消除算法1457.6.1深度缓冲器算法1467.6.2深度排序算法1497.7本章小结150习题7150第8章真实感图形1528.1颜色模型1528.2光照模型1538.2.1简单光照模型1548.2.2材质属1548.2.3环境光1568.2.4漫反射光1568.2.5镜面反射光1578.2.6光源衰减1608.2.7增加颜色1608.3光滑着色1618.3.1Gouraud明暗处理1618.3.2Phong明暗处理1638.4纹理映射1648.4.1纹理分类1648.4.2图像纹理1658.4.3几何纹理1688.4.4混合纹理1708.4.5纹理反走样1708.5导入外部文件建模1728.5.13DS文件结构1728.5.2OBJ文件格式1748.5.3绘制OBJ文件的三维图1808.6本章小结182习题8 182参考文献185