第1章緒論

1.1計算機圖形學及其相關概念

1.2計算機圖形學的發展

1.2.1計算機圖形學學科的發展

1.2.2圖形硬件設備的發展

1.2.3圖形軟件的發展



1.3計算機圖形學的應用

1.3.1計算機輔助設計與制造

1.3.2計算機輔助繪圖

1.3.3計算機輔助教學

1.3.4辦公自動化和電子出版技術

1.3.5計算機藝術

1.3.6在工業控制及交通方面的應用

1.3.7在醫療衛生方面的應用

1.3.8圖形用戶界面



1.4計算機圖形學研究動態

1.4.1計算機動畫

1.4.2地理信息繫統

1.4.3人機交互

1.4.4真實感圖形顯示

1.4.5虛擬現實

1.4.6科學計算可視化

1.4.7並行圖形處理

習題1



第2章計算機圖形繫統及圖形硬件

2.1計算機圖形繫統概述

2.1.1計算機圖形繫統的功能

2.1.2計算機圖形繫統的結構



2.2圖形輸入設備

2.2.1鍵盤

2.2.2鼠標器

2.2.3光筆

2.2.4觸摸屏

2.2.5操縱杆

2.2.6跟蹤球和空間球

2.2.7數據手套

2.2.8數字化儀

2.2.9圖像掃描儀

2.2.10聲頻輸入繫統

2.2.11視頻輸入繫統



2.3圖形顯示設備

2.3.1陰極射線管

2.3.2CRT圖形顯示器

2.3.3F板顯示器

2.3.4三維觀察設備



2.4圖形顯示子繫統

2.4.1光柵掃描圖形顯示子繫統的結構

2.4.2繪制流水線

2.4.3相關概念



2.5圖形硬拷貝設備

2.5.1打印機

2.5.2繪圖儀



2.6OpenGL圖形軟件包

2.6.1OpenGL的主要功能

2.6.2OpenGL的繪制流程

2.6.3OpenGL的基本語法

2.6.4一個完整的OpenGL程序

習題2



第3章用戶接口與交互式技術

3.1用戶接口設計

3.1.1用戶模型

3.1.2顯示屏幕的有效利用

3.1.3反饋

3.1.4一致性原則

3.1.5減少記憶量

3.1.6回退和出錯處理

3.1.7聯機幫助

3.1.8視覺效果設計

3.1.9適應不同的用戶



3.2邏輯輸入設備與輸入處理

3.2.1邏輯輸入設備

3.2.2輸入模式



3.3交互式繪圖技術

3.3.1基本交互式繪圖技術

3.3.2三維交互技術



3.4OpenGL中橡皮筋技術的實現

3.4.1基於鼠標的實現

3.4.2基於鍵盤的實現

3.5OpenGL中拾取操作的實現

3.6OpenGL的菜單功能

習題3



第4章圖形的表示與數據結構

4.1基本概念

4.1.1基素

4.1.2幾何信息與拓撲信息

4.1.3坐標繫

4.1.4實體的定義

4.1.5正則集合運算

4.1.6平面多面體與歐拉公式



4.2三維形體的表示

4.2.1多邊形表面模型

4.2.2掃描表示

4.2.3構造實體幾何法

4.2.4空間位置枚舉表示

4.2.5八叉樹

4.2.6BSF數

4.2.7OpenGL中的實體模型函數



4.3非規則對像的表示

4.3.1分形幾何

4.3.2形狀語法

4.3.3粒子繫統

4.3.4基於物理的建模

4.3.5數據場的可視化



4.4層次建模

4.4.l段與層次建模

4.4.2層次模型的實現

4.4.3OpenGL中層次模型的實現

習題4



第5章基本圖形生成算法

5.1直線的掃描轉換

5.1.1數值微分法

5.1.2中點Bresenham算法

5.1.3Bresenham算法



5.2圓的掃描轉換

5.2.1八分法畫圓

5.2.2中點Bresenham畫圓算法



5.3橢圓的掃描轉換

5.3.1橢圓的特征

5.3.2橢圓的中點Bresenham算法



5.4多邊形的掃描轉換與區域填充

5.4.1多邊形的掃描轉換

5.4.2邊緣填充算法

5.4.3區域填充

5.4.4其他相關的概念



5.5字符處理

5.5.1點陣字符

5.5.2矢量字符



5.6屬性處理

5.6.1線型和線寬

5.6.2字符的屬性

5.6.3區域填充的屬性



5.7反走樣

5.7.1過取樣

5.7.2簡單的區域取樣

5.7.3加權區域取樣



5.8在OpenGL中繪制圖形

5.8.1點的繪制

5.8.2直線的繪制

5.8.3多邊形面的繪制

5.8.4OpenGL中的字符函數

5.8.5OpenGL中的反走樣

習題5



第6章二維變換及二維觀察

6.1基本概念

6.1.1幾何變換

6.1.2齊次坐標

6.1.3二維變換矩陣



6.2基本幾何變換

6.2.1平移變換

6.2.2比例變換

6.2.3旋轉變換

6.2.4對稱變換

6.2.5錯切變換

6.2.6二維圖形幾何變換的計算



6.3復合變換

6.3.1二維復合平移變換

6.3.2二維復合比例變換

6.3.3二維復合旋轉變換

6.3.4其他二維復合變換

6.3.5相對任一參考點的二維幾何變換

6.3.6相對於任意方向的二維幾何變換

6.3.7坐標繫之間的變換

6.3.8光柵變換

6.3.9變換的性質



6.4二維觀察

6.4.1基本概念

6.4.2用戶坐標繫到觀察坐標繫的變換

6.4.3窗口到視區的變換



6.5裁剪

6.5.1點的裁剪

6.5.2直線段的裁剪

6.5.3多邊形的裁剪

6.5.4其他裁剪

6.6OpenGL中的二維觀察變換

習題6



第7章三維變換及三維觀察

7.1三維變換的基本概念

7.1.1幾何變換

7.1.2三維齊次坐標變換矩陣

7.1.3平面幾何投影



7.2三維幾何變換

7.2.1三維基本幾何變換

7.2.2三維復合變換



7.3三維投影變換

7.3.1正投影

7.3.2斜投影



7.4透視投影

7.4.1一點透視

7.4.2二點透視

7.4.3三點透視



7.5觀察坐標繫及觀察空間

7.5.1觀察坐標繫

7.5.2觀察空間



7.6三維觀察流程

7.6.1用戶坐標繫到觀察坐標繫的變換

7.6.2平行投影的規範化投影變換

7.6.3透視投影的規範化投影變換



7.7三維裁剪

7.7.1關於規範化觀察空間的裁剪

7.7.2齊次坐標空間的裁剪



7.8OpenGL中的變換

7.8.1矩陣堆棧

7.8.2模型視圖變換

7.8.3投影變換

7.8.4實例

習題7



第8章曲線與曲面

8.1基本概念

8.1.1曲線曲面數學描述的發展

8.1.2曲線／曲面的表示要求

8.1.3曲線曲面的表示

8.1.4插值與逼近

8.1.5連續性條件

8.1.6樣條描述



8.2三次樣條

8.2.1自然三次樣條

8.2.2Hermite插值樣條



8.3Bezier曲線／曲面

8.3.1Beziet曲線的定義

8.3.2Beziet曲線的性質

8.3.3Bezier曲線的生成

8.3.4Bezier曲面



8.4B樣條曲線／曲面

8.4.1B樣條曲線

8.4.2B樣條曲線的性質

8.4.3B樣條曲面



8.5有理樣條曲線／曲面.

8.5.1NURBS曲線曲面的定義

8.5.2有理基函數的性質

8.5.3NURBS曲線／曲面的特點



8.6曲線／曲面的轉換和計算

8.6.1樣條曲線／曲面的轉換

8.6.2樣條曲線／曲面的離散生成



8.7OpenGL生成曲線／曲面

8.7.1Bezier曲線曲面函數

8.7.2GLU中的B樣條曲線曲面函數

習題8



第9章消隱

9.1深度緩存器算法

9.2區間掃描線算法

9.3深度排序算法

9.4區域細分算法

9.5光線投射算法

9.6BSP樹

9.7多邊形區域排序算法

9.8OpenGL中的消隱處理

習題9



第10章真實感圖形繪制

10.1簡單光照模型

10.1.1環境光

10.1.2漫反射光

10.1.3鏡面反射光

10.1.4光強衰減

10.1.5顏色



10.2基於簡單光照模型的多邊形繪制

10.2.1恆定光強的多邊形繪制

10.2.2Gouraud明暗處理

10.2.3Phong明暗處理



10.3透明處理

10.4產生陰影

10.5模擬景物表面細節

10.5.1用多邊形模擬表面細節

10.5.2紋理的定義和映射

10.5.3凹凸映射



10.6整體光照模型與光線追蹤

10.6.1整體光照模型

10.6.2Whitted光照模型

10.6.3光線跟蹤算法

10.6.4光線跟蹤反走樣



10.7OpenGL中的光照與表面繪制函數

10.7.1OpenGL點光源

10.7.2OpenGL全局光照

10.7.3OpenGL表面材質

10.7.4OpenGL透明處理

10.7.5OpenGL表面繪制

10.7.6實例

10.8OpenGL中的紋理映射

習題10

參考文獻