【章名目錄】

【第 1篇】基礎篇
第 1章 概述 2
第 2章 圖形處理管線 14
第3章 WebGL編程 34
第4章 光柵式圖形繫統 62
第5章 變換 81
第6章 三維模型表示 116
第7章 簡單光照模型 149

【第 2篇】應用篇
第8章 WebGL高級應用 161
第9章 全局光照 182
第 10章 實時物理渲染與非真實感繪制 202


【詳細目錄】
第 1篇 基礎篇

第 1章 概述 2
1.1 計算機圖形學相關課程 2
1.2 計算機圖形學的發展 3
1.3 計算機圖形繫統 3
1.3.1 光柵掃描顯示 4
1.3.2 圖形架構 6
1.4 計算機圖形軟件 9
1.4.1 Direct3D和OpenGL概述 9
1.4.2 WebGL概述 10
1.4.3 WebXR概述 11
1.5 本章小結 13
習題 13

第 2章 圖形處理管線 14
2.1 GPU與CPU的區別 14
2.1.1 計算機繪制概述 15
2.1.2 成像原理 15
2.2 固定管線流程 16
2.2.1 處理流程 16
2.2.2 模型表達與繪制 17
2.2.3 管線架構 19
2.3 可編程管線 20
2.3.1 可編程管線的基本概念 20
2.3.2 著色器程序 22
2.3.3 管線中的數據流 23
2.4 buffer編程 25
2.4.1 幀緩存 25
2.4.2 深度緩存 26
2.4.3 模板緩存 27
2.4.4 PBO與FBO 28
2.4.5 紋理buffer 30
2.5 本章小結 32
習題 33

第3章 WebGL編程 34
3.1 搭建開發平臺 34
3.1.1 Three.js簡介 34
3.1.2 Three.js的環境配置 35
3.1.3 搭建Web服務器 35
3.1.4 創建第 一個Three.js實例 36
3.2 JavaScript基礎 37
3.2.1 核心語句和語法 38
3.2.2 對像和數組 40
3.2.3 在網頁中嵌入JavaScript代碼 41
3.2.4 與網頁進行交互 42
3.3 場景搭建 44
3.3.1 畫布設置 44
3.3.2 對像設置 45
3.3.3 相機設置 47
3.3.4 交互設置 48
3.4 坐標繫與觀察變換 51
3.4.1 場景坐標繫與圖像結果坐標繫 51
3.4.2 觀察變換 52
3.5 Three.js基本程序框架 54
3.6 本章小結 60
習題 60

第4章 光柵式圖形繫統 62
4.1 線段光柵化 62
4.1.1 Bresenham算法 63
4.1.2 曲線光柵化方法 65
4.2 字符光柵化 66
4.3 反走樣技術 67
4.4 多邊形填充技術 68
4.4.1 內外測試 68
4.4.2 掃描線多邊形填充算法 69
4.4.3 其他填充方法 71
4.5 紋理技術 72
4.5.1 紋理坐標 72
4.5.2 GLSL紋理貼圖 72
4.5.3 紋理上下文 74
4.5.4 過程紋理 74
4.5.5 凹凸貼圖 77
4.6 WebGL實例分析 79
4.7 本章小結 80
習題 80

第5章 變換 81
5.1 數學基礎 81
5.1.1 向量 81
5.1.2 矩陣 83
5.1.3 齊次坐標 85
5.2 二維幾何變換 85
5.2.1 矩陣表達 85
5.2.2 復合變換矩陣的構造 87
5.3 三維幾何變換 90
5.3.1 矩陣表達 90
5.3.2 復合變換矩陣的構造 91
5.3.數 93
5.4 投影變換 95
5.4.1 平行投影 95
5.4.2 透視投影 98
5.5 裁剪技術 101
5.5.1 線段裁剪 101
5.5.2 多邊形裁剪 105
5.5.3 三維裁剪 107
5.6 實例分析 109
5.6.1 基本概念 109
5.6.2 基本矩陣函數 109
5.6.3 旋轉、平移和縮放 110
5.6.4 繞任意點的旋轉 110
5.6.5 三維模型示例 111
5.7 本章小結 114
習題 114

第6章 三維模型表示 116
6.1 多邊形網格表示 116
6.1.1 基本概念 117
6.1.2 多邊形網格的數據結構 117
6.1.3 三角化算法 122
6.1.4 網格簡化 124
6.2 參數曲面表示 127
6.2.1 Bézier曲線 127
6.2.2 Bézier曲面 131
6.2.3 B樣條曲線 134
6.2.4 B樣條曲面 139
6.3 細分表示 141
6.3.1 四邊形網格細分的Catmull-Clark方法 142
6.3.2 三角形網格細分的Loop方法 142
6.4 其他表示 143
6.4.1 點表示 143
6.4.2 實體表示 144
6.5 實例分析 145
6.6 本章小結 147
習題 147

第7章 簡單光照模型 149
7.1 光反射作用的組成部分 149
7.1.1 環境光 149
7.1.2 漫反射光 150
7.1.3 鏡面反射光 151
7.2 簡單光照模型 152
7.2.1 Phong模型 152
7.2.2 明暗處理方法 153
7.3 實例分析 156
7.4 本章小結 158
習題 158

第 2篇 應用篇

第8章 WebGL高級應用 161
8.1 Shader基礎 161
8.1.1 WebGL高級渲染 161
8.1.2 Shader簡介 162
8.2 Shader程序 169
8.2.1 內置變量與函數 169
8.2.2 示例說明 172
8.2.3 Three.js中的Shader材質 178
8.3 本章小結 181
習題 181

第9章 全局光照 182
9.1 全局光照簡介 182
9.1.1 基本概念 183
9.1.2 環境光遮蔽 185
9.1.3 渲染方程 185
9.2 光線跟蹤算法 187
9.2.1 光線跟蹤算法原理 187
9.2.2 算法核心步驟 188
9.2.3 算法實現細節 190
9.2.4 算法改進 195
9.3 輻射度算法 196
9.3.1 輻射度算法原理 196
9.3.2 輻射度方程 196
9.3.3 求解輻射度方程 197
9.3.4 計算排列因子 198
9.3.5 實現輻射度算法 200
9.4 本章小結 201
習題 201

第 10章 實時物理渲染與非真實感繪制 202
10.1 實時物理渲染 202
10.1.1 PBR技術 202
10.1.2 BRDF模型技術 208
10.1.3 WebGL材質實例分析 213
10.2 非真實感渲染 215
10.2.1 概述 215
10.2.2 分類 216
10.2.3 卡通渲染 217
10.2.4 其他風格的NPR渲染 222
10.3 本章小結 223
習題 223

參考文獻 224