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1 计算机图形设计概论1

1.1 计算机图形学的发展及应用1

1.1.1 图形信息的计算机处理1

1.1.2 图形系统的组成2

1.1.3 计算机图形学的应用4

1.1.4 计算机图形学的研究内容5

1.2 计算机图形设计的基本方法5

1.2.1 概述5

1.2.2 图形显示器的直接程序设计6

1.2.3 基于BIOS的图形程序设计9

1.2.5 高级程序设计语言的图形设计及图形库12

1.2.4 设备驱动程序及虚拟图形设备12

1.2.6 二维图形标准GKS14

习题20

2 常用图形输入设备21

2.1 键盘和鼠标21

2.1.1 键盘21

2.1.2 鼠标22

2.2 扫描仪22

2.2.1 扫描仪的用途和种类22

2.2.2 扫描仪的工作原理24

2.2.3 扫描仪的性能指标与接口方式25

2.2.4 常用扫描仪的选购方法27

2.3.2 信息存储介质28

2.3.1 工作原理28

2.2.5 扫描仪对计算机的要求28

2.3 数码相机28

2.3.3 图像质量29

2.3.4 数码相机的取景器、输出方式和选购参数30

2.4 数字化仪31

2.5 其他输入设备32

2.5.1 光笔32

2.5.2 紫光笔32

习题33

3.1 显示器34

3.1.1 CRT显示器的工作原理34

3 常用图形输出设备34

3.1.2 显示器的接口标准及显示方式38

3.1.3 字符和图形的显示过程56

3.1.4 显示器的技术指标57

3.1.5 常用的显示器与购买指南59

3.2 显示卡60

3.2.1 显示卡的作用与性能指标60

3.2.2 显示卡的接口方式与速度60

3.2.3 显示内存与分辨率和色彩数的关系61

3.2.4 常见的显示卡及选购62

3.3 打印机62

3.3.1 针式打印机62

3.3.3 喷墨打印机63

3.3.2 激光打印机63

3.3.4 多功能打印机64

3.4 绘图机65

习题66

4 二维图形生成的常用算法67

4.1 数学基础——行列式及矩阵运算67

4.1.1 行列式67

4.1.2 线性变换与矩阵70

4.2 点、直线的生成73

4.2.1 点的生成算法73

4.2.2 直线的生成算法78

4.3.1 圆弧与椭圆弧89

4.3 圆弧、椭圆弧与二次曲线89

4.3.2 二次曲线的参数拟合98

4.4 填充103

4.4.1 种子填充算法103

4.4.2 扫描线转换填充算法105

习题108

5 自由曲线与曲面110

5.1 抛物线参数样条曲线110

5.1.1 抛物线参数样条曲线的数学表达式110

5.1.2 曲线段的光滑连接112

5.1.3 抛物线参数样条曲线的解题步骤112

5.1.4 抛物线参数样条曲线的生成算法113

5.2.1 分段三次参数向量方程114

5.2 三次参数样条曲线114

5.2.2 切矢连续方程115

5.2.3 边界条件和切向量方程116

5.2.4 三次参数样条曲线的解题步骤117

5.3 Bezier曲线117

5.3.1 Bezier曲线的数学表达式118

5.3.2 Bezier曲线的性质120

5.3.3 三次Bezier样条曲线121

5.4 B样条曲线122

5.4.1 B样条曲线的数学表达式122

5.4.2 三次B样条曲线125

5.4.3 三次B样条曲线的边界条件和反算拟合127

5.4.4 三次B样条曲线的生成算法129

5.5 曲面130

5.5.1 孔斯(Coons)曲面131

5.5.2 Bezier曲面135

5.5.3 B样条曲面138

5.5.4 曲面片的连接138

习题139

6 图形变换140

6.1 图形的几何变换140

6.1.1 二维基本几何变换140

6.1.2 平移变换与齐次坐标表示144

6.1.3 二维基本变换矩阵的级联146

6.1.4 三维基本几何变换148

6.1.5 三维基本变换矩阵的级联153

6.2 投影变换154

6.2.1 三视图投影155

6.2.2 正轴测投影156

6.2.3 斜轴测投影159

6.2.4 透视变换161

6.2.5 视向变换164

6.3 图形的裁剪168

6.3.1 窗口区与视图区168

6.3.2 窗口区与视图区之间的坐标变换169

6.3.3 二维线段的裁剪169

6.3.4 多边形的裁剪174

6.4.1 绘制正方形螺旋图案177

6.4 图形变换与图形设计177

6.4.2 绘制金刚石图案179

6.4.3 绘制鞍形图案179

6.4.4 绘制螺旋线181

习题182

7 消隐与真实感图形生成技术184

7.1 三维物体表示及常用数据结构184

7.1.1 平面多面体的几何信息与拓扑信息185

7.1.2 常用数据结构186

7.2 凸面体隐藏线的消隐189

7.2.1 外法线与可见性判断189

7.2.2 外法线向量与平面方程190

7.3 一般物体的隐藏线消隐192

7.3.1 潜在可见面的判别192

7.3.2 包含性检验192

7.3.3 深度检验193

7.3.4 确定遮挡部位及消隐194

7.4 隐藏面的消隐199

7.4.1 深度缓存消隐原理199

7.4.2 深度缓存消除隐藏面199

7.5 有关图形真实感的基本理论200

7.5.1 简单光照明模型201

7.5.2 整体光照明模型204

习题206

8 图形图像文件格式207

8.1 图像文件格式概述207

8.1.1 图像文件简介207

8.1.2 图像文件格式分类207

8.2 EPS文件格式208

8.2.1 PostScript语言的产生及其基本思想208

8.2.2 PostScript程序中的图形图像描述210

8.2.3 EPS文件的规则211

8.3 TIFF文件格式214

8.3.1 TIFF文件格式简介214

8.3.2 TIFF文件格式描述214

8.4.1 WFM文件格式简介216

8.4.2 WFM文件格式描述216

8.4 WFM文件格式216

8.5 BMP文件格式219

8.5.1 BMP文件格式简介219

8.5.2 BMP文件格式描述219

8.6 其他常见图形图像文件格式221

8.6.1 PCX文件221

8.6.2 GIF文件222

8.6.3 JPEG文件223

习题225

9 AutoCAD使用指南226

9.1 AutoCAD 2000简介226

9.2.1 用户界面与菜单简介228

9.2 基础知识228

9.2.2 坐标系统233

9.2.3 绘图初始化233

9.3 基本绘图命令234

9.3.1 画弧234

9.3.2 画圆环234

9.3.3 画正多边形235

9.3.4 画椭圆235

9.4 目标捕捉236

9.4.1 目标捕捉的方法237

9.4.2 设置隐含捕捉对象238

9.5 线型的设置238

9.6.1 改变图形的位置239

9.6 图形编辑命令239

9.6.2 改变图形的大小240

9.6.3 图形复制240

9.6.4 图形修改243

9.7 选择对象的方法245

9.8 标注对话框245

9.8.1 设置标注形式245

9.8.2 修改标注形式246

9.9 文字252

9.9.1 文字标注252

9.9.2 字体选择252

9.9.3 特殊字符的标注253

9.11 尺寸标注254

9.11.1 线性尺寸标注254

9.9.4 文字修改254

9.10 面剖面线254

9.11.2 半径尺寸标注255

9.11.3 角度标注256

9.11.4 引线标注256

9.11.5 尺寸变量的设置257

9.12 块257

9.12.1 块的建立257

9.12.2 块的插入257

习题258

附录 AutoCAD 2000常见命令索引259

参考文献271