計算機圖形學

第1章　概述　1
1.1　計算機圖形學的概念與研究內(nèi)容　1
1.1.1　什么是計算機圖形學　1
1.1.2　圖像處理.模式識別與計算機圖形學　3
1.1.3　計算機繪圖與CAD/CAM技術的關系　4
1.1.4　計算機圖形學研究的內(nèi)容　5
1.2　計算機圖形學發(fā)展概況　6
1.2.1　計算機圖形學的發(fā)展　6
1.2.2　計算機圖形軟件的幾種類型　7
1.3　計算機圖形學特點和應用　8
1.3.1　計算機圖形學的特點　8
1.3.2　計算機圖形學的應用領域　8
1.4　計算機圖形學當前研究的課題　10
習題　11

第2章　計算機圖形系統(tǒng)　12
2.1　計算機圖形系統(tǒng)的組成　12
2.1.1　圖形系統(tǒng)的結構　12
2.1.2　圖形系統(tǒng)的基本功能及其硬件性能要求　13
2.1.3　圖形系統(tǒng)分類及硬件工作平臺　14
2.2　計算機圖形顯示器　16
2.2.1　CRT顯示器工作原理　17
2.2.2　圖形顯示器的類型　18
2.2.3　顯示配置　23
2.2.4　其他顯示器　26
2.3　計算機圖形輸入設備　28
2.3.1　鍵盤　29
2.3.2　鼠標　29
2.3.3　光筆　30
2.3.4　數(shù)字化儀和圖形輸入板　30
2.3.5　操縱桿.跟蹤球　32
2.3.6　觸摸屏　33
2.3.7　圖形掃描儀　33
2.4　計算機圖形輸出設備　33
2.4.1　繪圖儀　34
2.4.2　打印機　37
2.5　圖形核心系統(tǒng)(GKS)簡介　38
2.5.1　GKS的功能　39
2.5.2　GKS的基本概念　40
2.5.3　GKS圖形輸出原語　41
2.5.4　圖段　43
2.5.5　GKS圖形輸入設備　44
2.6　通用圖形軟件簡介　46
2.6.1　通用圖形軟件的分類　46
2.6.2　通用圖形軟件簡介　47
習題　48

第3章　C語言圖形程序設計基礎　49
3.1　屏幕設置　49
3.1.1　屏幕顯示模式與坐標系　49
3.1.2　圖形驅動程序與圖形模式　50
3.1.3　圖形系統(tǒng)初始化和模式控制　52
3.1.4　圖形坐標的設置　55
3.1.5　屏幕窗口操作　57
3.2　圖形顏色設置　59
3.2.1　顏色的設置　60
3.2.2　調(diào)色板　61
3.2.3　獲取顏色信息　63
3.3　線的特性設定和填充　65
3.3.1　線的特性設定　65
3.3.2　填充　67
3.4　圖形模式下文本處理　68
3.4.1　文本輸出函數(shù)　68
3.4.2　輸出文本的設置　70
3.5　圖形存取處理　73
3.5.1　檢測所需內(nèi)存　73
3.5.2　把圖形存入內(nèi)存　74
3.5.3　從內(nèi)存復制圖形到屏幕　74
3.6　常用畫圖函數(shù)簡介　75
3.6.1　直線類函數(shù)　75
3.6.2　多邊形類函數(shù)　76
3.6.3　圓弧類函數(shù)　76
3.6.4　填充類函數(shù)　76
3.7　繪圖程序實例　77
習題　85

第4章　二維圖形生成和變換技術　86
4.1　基本繪圖元素　87
4.1.1　點　87
4.1.2　直線　88
4.1.3　曲線　88
4.1.4　區(qū)域填充　89
4.2　直線段的生成　89
4.2.1　逐點比較法　90
4.2.2　數(shù)值微分法(DDA法)　92
4.2.3　Bresenham法　93
4.3　曲線的生成　95
4.3.1　圓弧的生成　95
4.3.2　規(guī)則曲線的生成　101
4.3.3　自由曲線的生成　105
4.4　區(qū)域填充　121
4.4.1　多邊形區(qū)域填充　121
4.4.2　邊填充　124
4.4.3　種子填充　124
4.5　二維圖形變換　126
4.5.1　二維圖形幾何變換的基本原理　127
4.5.2　幾何變換的矩陣表示形式　131
4.5.3　二維圖形齊次坐標矩陣變換　135
4.5.4　組合變換　139
4.5.5　二維圖形變換程序設計　143
4.6　二維圖像裁剪　149
4.6.1　窗口區(qū)和視圖區(qū)　150
4.6.2　直線段裁剪　151
4.6.3　多邊形裁剪　156
4.6.4　其他類型圖形裁剪　159
4.6.5　二維圖形裁剪程序設計　159
習題　162

第5章　三維圖形生成和變換技術　164
5.1　三維圖形的概念　164
5.2　自由曲面的生成　165
5.2.1　空間曲面的參數(shù)表示　165
5.2.2　Bezier(貝塞爾)曲面　166
5.2.3　B樣條曲面　171
5.2.4　Coons(孔斯)曲面　175
5.3　三維圖形變換　179
5.3.1　三維圖形幾何變換　180
5.3.2　三維圖形平行投影交換　189
5.3.3　三維圖形透視投影變換　202
5.4　三維圖形裁剪和消隱技術　208
5.4.1　三維圖形的裁剪　208
5.4.2　三維圖形消隱　210
習題　216

第6章　交互式繪圖技術　218
6.1　概述　218
6.2　交互式繪圖系統(tǒng)　219
6.2.1　交互式繪圖系統(tǒng)的組成　219
6.2.2　交互式繪圖系統(tǒng)的交互任務　220
6.2.3　交互式繪圖系統(tǒng)的設計原則　221
6.3　交互式繪圖的交互技術　223
6.3.1　構圖技術　223
6.3.2　拾取技術　225
6.3.3　菜單技術　225
6.4　輸入控制方式　226
6.4.1　請示輸入方式　226
6.4.2　采樣輸入方式　226
6.4.3　事件輸入方式　227
6.5　交互式繪圖系統(tǒng)的構造方法　227
6.5.1　界面布置　227
6.5.2　交互式工作方式　228
6.5.3　交互式用戶接口的實現(xiàn)　228
習題　234

第7章　真實感圖形生成技術　236
7.l　概述　236
7.2　簡單光照模型　237
7.2.1　環(huán)境反射光　238
7.2.2　漫反射光　238
7.2.3　鏡面反射光　239
7.2.4　Phong光照模型　240
7.3　明暗處理方法　240
7.3.1　哥羅德(Gouraud)強度插值法　241
7.3.2　Phong(馮)法向插值方法　242
7.4　陰影生成方法　242
7.4.1　自身陰影生成方法　243
7.4.2　投射陰影生成方法　243
7.5　整體光照模型與光線跟蹤算法　244
7.5.1　透明性的簡單模型　245
7.5.2　整體光照模型　245
7.5.3　光線跟蹤算法　246
7.6　紋理處理方法　247
7.6.1　紋理映射　247
7.6.2　擾動映射　249
7.7　圖形顏色和顏色模型　250
7.7.1　顏色的性質(zhì)　250
7.7.2　CIE色度圖　252
7.7.3　顏色模型　255
習題　257

第8章　幾何造型簡介　259
8.1　概述　259
8.2　幾何造型系統(tǒng)的三種模型　260
8.2.1　線框模型　260
8.2.2　表面模型　261
8.2.3　實體模型　263
8.3　實體模型的構造　263
8.3.1　概述　263
8.3.2　邊界表示(B-rep)法　265
8.3.3　構造實體幾何(CSG)法　267
8.3.4　掃描(Sweeping)法　270
8.3.5　分解表示(D-rep)法　271
習題　274

第9章　計算機動畫技術　275
9.l　計算機動畫技術概述　275
9.1.1　計算機動畫歷史與現(xiàn)狀　275
9.1.2　傳統(tǒng)動畫和計算機動畫　276
9.1.3　計算機動畫的應用　278
9.1.4　計算機動畫研究內(nèi)容和應用前景　278
9.2　計算機動畫的分類和原理　280
9.2.1　計算機動畫的分類　280
9.2.2　計算機動畫原理　283
9.3　計算機動畫的生成方法　284
9.3.1　畫-擦-畫方法　285
9.3.2　異或運算法　285
9.3.3　塊動畫法　285
9.3.4　多頁面切換動畫方法　286
9.3.5　圖形變換動畫方法　286
9.3.6　逐幀動畫法　286
9.3.7　函數(shù)式動畫技術　287
習題　295

附錄A　標準顯示模式及擴充VGA顯示模式　296
附錄B　TurboC2.0的圖形函數(shù)　298