本書涵蓋了幾何建模和渲染三維場景過程中計算方面的內容，特別是3D圖形繫統體繫結構方面的知識。本書討論了基本的3D計算機圖形學算法，全部采用C語言加以實現。

●目 錄第1章 概述 11.1 計算機圖形學 11.2 應用領域和應用程序 11.3 研究方法 21.4 繫統架構 21.5 實現和擴展 31.6 實現範例 31.7 圖形標準 41.8 高級應用程序和後續發展 41.9 本書內容 51.10 補充材料 6第2章 對像和圖形設備 72.1 圖形對像 72.1.1 圖形對像的描述 82.1.2 圖形對像的離散化和重構 82.2 圖形設備和表達 102.2.1 向量設備 102.2.2 光柵化（矩陣）設備 102.3 圖形設備分類 112.3.1 概念 122.3.2 分類 122.4 圖形工作站 132.4.1 窗口繫統 132.4.2 視圖轉換 142.5 GP圖形包 152.5.1 GP特征 152.5.2 GP中的顏色屬性 162.5.3 GP中對像的數據結構 172.5.4 控制例程 182.5.5 視見例程 192.5.6 繪制例程 212.5.7 圖形輸入和交互例程 222.6 補充材料 242.7 本章練習 25第3章 交互式圖形界面 273.1 創建交互式程序 273.2 交互基礎 273.2.1 圖形反饋 283.2.2 邏素 283.2.3 概覽 283.3 界面機制 293.3.1 非交互式 293.3.2 事件驅動 293.3.3 回調模型 303.3.4 包含多個視圖的回調 313.4 界面對像 323.4.1 多視口 323.4.2 基於視圖的回調 363.5 工具箱 403.5.1 素 403.5.2 tk包 413.5.3 示例 463.6 多邊形直線編輯器 473.7 回顧 543.8 補充材料 553.9 本章練習 56第4章 幾何體 574.1 計算機圖形學中的幾何體 574.1.1 應用和功能 574.1.2 計算內容 574.1.3 方案彙總 574.2 歐幾裡得空間 584.2.1 定義 584.2.素和操作 584.2.3 度量屬性 604.2.4 坐標和基 614.3 歐幾裡得空間中的轉換 624.3.1 線性轉換 624.3.2 等距 634.3.3 仿射轉換 634.4 投影空間 634.4.1 投影空間模型 644.4.2 標準化和齊次坐標 644.4.3 齊次表達 654.5 ??3中的投影轉換 664.6 幾何體對像的轉換 734.6.1 轉換操作修正 734.6.2 轉換點和方向 734.6.3 轉換射線 744.6.4 切平面上的轉換 764.6.5 轉換的雙重解釋 764.7 補充材料 774.7.1 小結 774.7.2 程序設計層 784.8 本章練習 78第5章 顏色 815.1 顏色的基本知識 815.1.1 顏色的波長模型 815.1.2 物理顏色繫統 825.1.3 色彩的心理學研究 825.1.4 顏色計算 845.2 設備顏色繫統 855.2.1 顏色的處理 855.2.2 RGB-CMY轉換 855.3 顏色規範繫統 875.3.1 亮度：色度分解 875.3.2 顏色選擇的HSV繫統 885.4 離散化顏色實體 925.5 補充材料 935.5.1 資料鏈接 935.5.2 回顧 945.6 本章練習 94第6章 數字圖像 956.1 基礎知識 956.1.1 圖像的離散和連續模型 956.1.2 圖像的量化 966.1.3 矩陣表達 976.2 圖像的表現格式 976.2.1 數據結構 976.2.2 訪問圖像矩陣 996.3 圖像編碼 1006.3.1 PPM格式 1006.3.2 直接編碼 1006.4 補充材料 1026.4.1 修正 1026.4.2 圖像格式 1036.5 本章練習 103第7章 3D場景描述 1057.1 三維場景 1057.1.1 三維素 1057.1.2 三維場景表達 1067.1.3 場景描述語言 1067.2 語言概念 1077.2.1 表達式語言 1077.2.2 表達式中的語法和語義 1087.2.3 程序的編譯和解釋 1097.2.4 語言開發工具 1107.3 擴展語言 1107.3.1 語法分析器 1107.3.2 詞法分析器 1127.3.3 符號分析器 1157.3.4 參數和值 1177.3.5 節點和表達式 1197.3.6 輔助函數 1217.4 子語言和應用程序 1237.4.1 基於擴展語言的接口 1237.4.2 實現語義 1247.4.3 生成解釋器 1257.5 補充材料 1257.5.1 修正 1257.5.2 擴展 1267.5.3 相關信息 1267.6 本章練習 127第8章 三維幾何體模型 1298.1 建模基礎知識 1298.1.1 模型和幾何體描述 1298.1.2 表達模式 1318.2 1328.2.1對像定義 1338.2.2 泛型接口 1348.2.3示例 1388.3 表面和多邊形網格的近似計算 1478.3.1 近似方法 1478.3.2 分段式線性近似方法 1478.4 多邊形表面 1478.4.1 n邊多邊形 1488.4.2 三角形 1508.4.3 三角形列表 1548.5 補充材料 1568.6 本章練習 157第9章 建模技術 1599.1 建模繫統的基礎知識 1599.1.1 用戶界面 1599.1.2 模型操作 1609.1.3 建模技術 1609.1.4 繫統架構 1609.2 構造模型 1619.2.1 CSG結構 1629.2.2 簡單的CSG表達式語言 1649.2.3 三維場景描述語言中的CSG表達 1669.2.4 三維場景描述語言中的CSG對像的解釋 1679.3 生成式建模技術 1689.3.1 生成式模型的多邊形近似表達 1699.3.2 生成式模型的類型 1719.3.3 旋轉曲面 1729.4 補充材料 1729.5 本章練習 173第10章 層次結構和體繫結構對像 17510.1 幾何鏈接 17510.1.1 層次結構 17510.1.2 幾何轉換 17610.1.3 仿射不變性 17710.2 層次結構和轉換 17810.2.1 棧操作 17810.2.2 轉換 18010.3 對像分組 18310.3.1 層次結構描述 18310.3.2 對像 18310.3.3 分組和對像列表 18510.3.4 對像轉換 18710.3.5 收集列表中的對像 18810.3.6 參數化鏈接 18910.4 動畫 19110.4.1 動畫時鐘 19110.4.2 過程式動畫的構建 19310.4.3 動畫的執行過程 19310.5 補充材料 19510.6 本章練習 196第11章 視見相機轉換 19911.1 視見處理過程 19911.1.1 視見操作和參考空間 19911.1.2 虛擬相機和視見參數 20011.1.3 定義視見參數 20211.2 視見轉換 20511.2.1 相機轉換 20611.2.2 剪裁轉換 20811.2.3 透視轉換 20911.2.4 設備轉換 21211.2.5 轉換序列 21311.3 視見規範 21411.3.1 初始化 21411.3.2 相機 21511.3.3 透視 21611.3.4 設備 21711.3.5 定義三維場景描述語言中的視見機制 21811.4 補充材料 21811.5 本章練習 219第12章 視見的表面剪裁 22112.1 剪裁操作的基本知識 22112.1.1 空間剪裁 22112.1.2 剪裁和視見 22112.2 剪裁簡單情形 22212.2.1 簡單拒絕 22212.2.2 簡單接受 22312.2.3 包含相反方 22312.3 兩步剪裁 22412.4 序列剪裁 22812.5 補充材料 23212.6 本章練習 233第13章 光柵化 23513.1 光柵化基礎知識 23513.2 光柵化方法的分類 23613.3 漸增式方法 23613.3.1 內在型漸增式光柵化 23613.3.2 外在型漸增式光柵化 24013.4 基於細分的光柵化 24013.4.1 內在型細分 24113.4.2 外在型細分 24213.5 補充材料 24413.6 本章練習 244第14章 可見表面計算 24714.1 基礎知識 24714.1.1 場景屬性和一致性 24714.1.2 表達和坐標繫 24814.1.3 分類 24814.2 Z-緩衝區 24914.3 光線跟蹤 25114.3.1 與三維場景對像的交點 25114.3.2 與CSG模型間的交點 25214.4 Painter算法 25414.4.1 近似Z-排序 25414.4.2 接近Z-排序 25514.5 其他可見性方法 25614.5.1 空間細分 25614.5.2 遞歸細分 25714.6 補充材料 25814.7 本章練習 259第15章 局部光照模型 26115.1 基礎知識 26115.1.1 光照 26115.1.2 光線傳播 26215.1.3 表面和材質 26215.1.4 局部光照模型 26315.2 光源 26515.2.1 光線傳輸 26515.2.2 光源的表達 26715.3 局部光照 26815.3.1 光照上下文 26915.3.2 光照函數 26915.4 材質 27115.4.1 描述材質 27115.4.2 材質類型 27115.5 語言規範 27215.6 補充材料 27315.7 本章練習 274第16章 全局光照 27516.1 光照模型 27516.1.1 傳輸過程 27616.1.2 邊界條件 27616.1.3 輻射度方程 27716.1.4 數值近似 27816.1.5 光照計算方法 27916.2 光線跟蹤方法 27916.3 輻射度方法 28516.4 補充材料 29316.5 本章練習 293第17章 貼圖技術 29517.1 基礎知識 29517.1.1 貼圖的概念 29517.1.2 貼圖類型 29617.1.3 貼圖應用 29617.2 紋理函數 29717.2.1 表達方式 29717.2.2 圖像定義 29717.2.3 過程式定義 29917.3 紋理貼圖 30017.4 凹凸貼圖 30217.5 反射貼圖 30417.6 光源貼圖 30617.7 補充材料 308第18章 著色機制 30918.1 著色函數采樣和重構 30918.2 采樣方法 30918.3 基本的重構方法 31018.3.1 Bouknight著色 31018.3.2 Gouraud方法 31018.3.3 Phong方法 31218.4 紋理屬性的重構 31318.4.1 插值和投影轉換 31318.4.2 紋理的有理線性插值 31518.5 圖像化 31718.6 補充材料 318第19章 三維圖形繫統 32119.1 繫統A 32119.1.1 生成模型 32119.1.2 基於Z-緩衝區的渲染機制 32319.2 繫統B 32519.2.1 CSG建模機制 32519.2.2 基於光線跟蹤的渲染機制 32619.3 繫統C 32919.3.1 層次結構的建模 32919.3.2 基於Painter方法的渲染機制 32919.4 項目 33219.4.1 渲染圖像的程序 33319.4.2 建模繫統 33319.4.3 渲染繫統 335參考文獻 337

本書詳細闡述了與3D圖形繫統設計與實現相關的基本解決方案，主要包括對像和圖形設備、交互式圖形界面、幾何體、顏色、數字圖像、3D場景描述、三維幾何體模型、建模技術、層次結構和體繫結構對像、視見相機轉換、視見的表面剪裁、光柵化、可見表面計算、局部光照模型、全局光照、貼圖技術、著色機制，以及三維圖形繫統等內容。此外，本書還提供了相應的示例，以幫助讀者進一步理解相關方案的實現過程。本書適合作為高等院校計算機及相關專業的教材和教學參考書，也可作為相關開發人員的自學教材和參考手冊。