第1章 计算机图形学基础

1.1概述

1.1.1图像处理

1.1.2人机交互

1.2本书概述

第2章 图像表示

2.1 RGB颜色模型

2.2直接编码

2.3查找表

2.4显示器

2.4.1彩色显示器

2.5打印机

2.5.1半色调

2.5.2半色调逼近

2.5.3抖动

2.5.4误差扩散

2.6图像文件

2.7设置像素的颜色属性

2.8综合实例：可视化曼德布洛特集合

2.8.1朱里阿集合

习题与解析

补充题

第3章 扫描转换

3.1扫描转换点

3.2扫描转换直线

3.2.1直接使用直线方程

3.2.2 DDA算法

3.2.3 Bresenham画线算法

3.3扫描转换圆

3.3.1定义圆

3.3.2 Bresenham画圆算法

3.3.3中点画圆算法

3.3.4任意圆心位置的圆

3.4扫描转换椭圆

3.4.1多项式定义椭圆

3.4.2极坐标定义椭圆

3.4.3旋转椭圆轴

3.4.4中点画椭圆算法

3.5弧和扇形弧的扫描转换

3.5.1扇形

3.6矩形的扫描转换

3.7区域填充

3.7.1 4连通和8连通

3.7.2边界填充算法

3.7.3扩散递归区域填充

3.7.4扫描转换算法

3.8扫描转换字符

3.8.1位图字体

3.8.2轮廓字体

3.9消除锯齿

3.9.1阶梯形

3.9.2亮度不等

3.9.3细节失真问题

3.9.4消除锯齿技术

3.9.5预过滤和后过滤

3.9.6区域采样

3.9.7超取样

3.9.8低通滤波

3.9.9像素移相

3.10综合实例：递归定义的图形

3.10.1 C曲线

3.10.2 Koch曲线

3.10.3 Sierpinski三角形

习题与解析

补充题

第4章 二维变换

4.1几何变换

4.1.1平移变换

4.1.2绕原点旋转变换

4.1.3相对原点的缩放变换

4.1.4关于坐标轴的镜面反射变换

4.1.5几何逆变换

4.2坐标变换

4.2.1平移变换

4.2.2绕原点旋转变换

4.2.3相对原点的缩放变换

4.2.4关于坐标轴的镜面反射变换

4.2.5坐标逆变换

4.3组合变换

4.3.1基本变换的矩阵表示

4.3.2矩阵连接

4.3.3矩阵表示注意事项

4.4图例变换

4.4.1嵌套图例和多级结构

习题与解析

补充题

第5章 二维观察与裁剪

5.1窗口到视区映射

5.2点裁剪

5.3线段裁剪

5.3.1 Cohen-Sutherland算法

5.3.2中点分割算法

5.3.3 Liang-Barsky算法

5.4多边形裁剪

5.4.1凸多边形裁剪窗口

5.4.2 Sutherland- Hodgman算法

5.4.3 Weiler-Atherton算法

5.5综合实例：二维图形处理流程

5.5.1摇移和缩放

5.5.2双缓冲区

5.5.3查找表动画

习题与解析

补充题

第6章 三维变换

6.1几何变换

6.1.1平移

6.1.2缩放

6.1.3旋转

6.1.4绕z轴旋转

6.1.5绕y轴旋转

6.1.6绕x轴旋转

6.2坐标变换

6.3组合变换

6.4图例变换

习题与解析

补充题

第7章 数学投影

7.1投影分类

7.2透视投影

7.2.1基本原理

7.2.2透视投影的数学描述

7.2.3透视异常

7.3平行投影

7.3.1基本原理

7.3.2平行投影的数学表示

习题与解析

补充题

第8章 三维观察与裁剪

8.1三维观察

8.1.1指定视平面

8.1.2视平面坐标

8.1.3指定观察体

8.2裁剪

8.2.1通过有限观察体裁剪

8.2.2裁剪策略

8.2.3裁剪算法

8.3观察变换

8.3.1规范化观察坐标

8.3.2屏幕投影平面

8.3.3构造三维观察

8.4综合实例：三维图形处理流程

习题与解析

补充题

第9章 几何表示

9.1简单的几何形体

9.1.1点和线

9.1.2折线

9.1.3多边形

9.2线框模型

9.2.1多边形网格模型的表示

9.2.2多面体表示

9.2.3线框模型的优缺点

9.3曲面表示

9.4曲线绘制

9.5多项式基函数

9.5.1三次Hermite多项式

9.5.2 B样条

9.5.3 Bernstein多项式

9.6插值问题

9.6.1拉格朗日多项式插值

9.6.2三次Hermite插值

9.6.3样条插值

9.7逼近问题

9.7.1 Bezier-Bernstein逼近

9.7.2 Bezier-Bernstein逼近特性

9.7.3贝塞尔-B样条逼近

9.7.4闭合曲线

9.7.5贝塞尔-B样条逼近的特性

9.8曲面绘制

9.8.1有向网格

9.8.2插值面片

9.9曲线和曲面变换

9.10二次曲面

9.10.1球体

9.10.2椭圆体

9.10.3单体双曲面

9.10.4双体双曲面

9.10.5椭圆柱体

9.10.6椭圆抛物面

9.10.7双曲抛物面

9.11综合实例：地形图生成

9.11.1中点位移

9.11.2 Brownian碟形分布

习题与解析

补充题

第10章 隐藏面消隐

10.1深度比较

10.2 Z-缓冲区算法

10.3后向面消隐

10.4画家算法

10.4.1指定优先级

10.4.2测试P是否遮挡Q

10.4.3算法

10.5扫描转换算法

10.5.1 y扫描

10.5.2 x扫描

10.5.3连贯性类型

10.5.4扫描线算法

10.6细分算法

10.6.1环绕多边形隐藏的多边形消隐

10.6.2细分算法

10.7消除隐藏线

10.8绘制数学曲面

10.8.1绘制曲面的周长算法

10.8.2可见性测试

10.8.3绘制数学曲面的Wright算法

习题与解析

补充题

第11章 颜色与着色模型

11.1光与色

11.1.1光的基本特征

11.1.2广义三原色理论

11.1.3 CIE XYZ颜色模型

11.1.4 CIE色度图

11.1.5颜色域映像

11.1.6 NTSC YIQ颜色模型

11.2 Phong模型

11.3插值的着色方法

11.3.1恒量着色

11.3.2 Gouraud着色

11.3.3 Phong着色

11.4纹理

11.4.1投影纹理

11.4.2映射纹理

11.4.3实体纹理

习题与解析

补充题

第12章 光线跟踪

12.1单孔摄影

12.2递归的光线跟踪算法

12.3光线的参数向量表示

12.4光线与物体表面求交

12.4.1与坐标系平面求交

12.4.2与任意平面求交

12.4.3与球面求交

12.4.4与一般隐式表示的曲面求交

12.5执行效率

12.5.1自适应深度控制技术

12.5.2包围盒技术

12.5.3多层包围盒技术

12.5.4空间相关性技术或空间再分技术

12.6图形保真

12.6.1超取样

12.6.2自适应超取样

12.6.3随机超取样

12.7其他视觉效果

12.7.1环境映射

12.7.2软阴影

12.7.3模糊反射

12.7.4半透明

12.7.5运动模糊

习题与解析

补充题

附录A二维计算机图形数学

A.1二维笛卡儿坐标系

A.1.1在笛卡儿坐标系中测量距离

A.1.2在笛卡儿坐标系中测量角度

A.1.3描述笛卡儿坐标系中的直线

A.1.4曲线与参数方程

A.2极坐标系

A.2.1坐标系转换

A.3向量

A.3.1向量属性

A.3.2坐标向量和分量

A.3.3点积

A.4矩阵

A.4.1矩阵运算特征

A.4.2逆矩阵和单位矩阵

A.5函数和变换

A.5.1函数图形

A.5.2复合函数

A.5.3反函数

习题与解析

附录B三维计算机图形数学

B.1三维笛卡儿坐标

B.1.1方向

B.1.2右手规则

B.1.3三维空间中点的笛卡儿坐标

B.1.4距离公式

B.2三维曲线和三维曲面

B.2.1三维曲线

B.2.2三维曲面

B.3三维向量

B.3.1直线的向量方程

B.3.2平面的向量方程

B.4齐次坐标系

B.4.1二维投影面

B.4.2投影面上点和线的齐次坐标

B.4.3齐次坐标与笛卡儿坐标的关系

B.4.4三维投影面和齐次坐标

习题与解析

补充题答案