计算机图形学【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

计算机图形学PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

目录1

第1章　计算机图形学概述1

1.1 图形的概念与计算机图形学的研究内容1

1.1.1　图形的概念1

1.1.2　计算机图形学的研究内容2

1.2　计算机图形学的发展史2

1.2.1　计算机图形设备和交互技术2

1.2.2　计算机图形系统3

1.2.3　计算机图形的标准化4

1.3　计算机图形学的应用5

第2章　计算机图形系统及硬件基础8

2.1 概述8

2.1.1　计算机系统中的图形设备8

2.1.2　图形的输入输出处理流程8

2.1.3　图形工作站与PC机9

2.2.1　CRT显示器10

2.2　图形显示原理10

2.2.2　液晶显示器18

2.2.3　等离子显示器20

2.2.4　3种显示技术的比较21

2.2.5　显卡21

2.2.6　显卡对OpenGL的支持23

2.3　绘图设备23

2.3.1　喷墨绘图机23

2.3.2　激光打印机24

2.3.3　笔式绘图机25

2.4　图形输入设备26

2.4.1　光笔26

2.4.2　数字化仪和手写输入板27

2.4.3　触摸屏28

2.4.4　图形扫描仪28

2.4.5　数字墨水29

2.4.6　数据手套30

2.4.7　三维鼠标30

习题31

第3章　基本光栅图形生成算法32

3.1　如何在计算机上绘图32

3.1.1　在计算机上绘图的一般方法32

3.1.2　用OpenGL绘图33

3.2　直线生成算法36

3.2.1　生成直线的DDA方法36

3.2.2　正负法37

3.2.3　Bresenham算法39

3.2.4　改进后的Bresenham算法40

3.3　圆弧生成算法41

3.3.1　正负法41

3.3.2　Bresenham算法42

3.3.3　圆弧的离散生成44

3.3.4　椭圆生成算法45

3.4　多边形的填充46

3.4.2　多边形填充的扫描线算法47

3.4.1　多边形的表示方法47

3.4.3　边缘填充算法51

3.4.4　边界标志算法51

3.5 区域填充53

3.5.1　区域的基本概念53

3.5.2　简单的种子填充算法55

3.5.3　扫描线种子填充算法55

3.6.1　光栅图形的走样现象57

3.6　光栅图形的反走样算法57

3.6.2　提高分辨率的反走样算法58

3.6.3　线段反走样算法59

3.6.4　多边形反走样算法59

习题60

第4章　变换61

4.1　OpenGL中简单的变换实例61

4.2　一般图形的显示流程62

4.3　几何变换63

4.3.1　基本变换64

4.3.2　齐次坐标与变换的矩阵表示67

4.3.3　变换的模式68

4.4　投影变换70

4.4.1　透视投影71

4.4.2　平行投影72

4.4.3　投影平面是任意平面的情况73

4.4.4　射影变换75

4.5　裁剪76

4.5.1　Sutherland-Cohen算法76

4.5.2　Cyrus-Beck算法和梁友栋-Barsky算法78

4.5.3　多边形裁剪82

4.5.4　三维裁剪83

4.6　视口变换85

4.7　GKS-3D图形显示流程86

4.7.1　连续变换的处理86

4.7.2　图形显示流程的进一步讨论87

4.7.3　至规范化坐标空间的变换87

4.7.4　视见体至三维视口的变换90

4.8　OpenGL图形变换92

4.8.1　OpenGL中的图形变换92

4.8.2　OpenGL中的图形变换应用举例93

习题98

第5章　图形的层次结构100

5.1 图形的层次结构概述100

5.2　面向对象的图形层次结构实现101

5.2.1　面向对象的层次结构表示101

5.2.2　面向对象的层次结构编辑106

5.2.3　面向对象的层次结构讨论106

5.3　用结构方法实现层次结构107

5.3.1　基本的结构函数107

5.3.2　设置结构属性109

5.3.3　结构编辑110

习题113

6.1 基本图形输入设备和基本交互任务114

6.1.1　基本的图形输入设备114

第6章　人机交互绘图技术114

6.1.2　基本交互任务115

6.2　人机交互输入模式117

6.2.1　请求模式118

6.2.2　样本模式118

6.2.3　事件模式119

6.3　常见的辅助交互技术120

6.3.1　几何约束120

6.2.4　输入模式的混合使用120

6.3.2　拖拽121

6.3.3　在三视图上进行三维输入122

6.3.4　结构平面122

6.3.5　新的交互技术123

6.4　OpenGL中的交互式绘图技术125

6.4.1　选择模式125

6.4.2　反馈模式128

6.5 人机交互的发展132

习题133

第7章　隐藏线和隐藏面的消除134

7.1 可见面判断的有效技术135

7.1.1　边界盒135

7.1.2　后向面消除136

7.1.3　非垂直投影转换成垂直投影137

7.2　多面体隐藏线消除算法138

7.2.1　算法的基本思想138

7.2.2　确定边L和多边形E关系的技术139

7.2.3　确定L的可见部分140

7.3　基于窗口的子分算法141

7.4　基于多边形的子分算法142

7.5　z缓冲器算法和扫描线算法143

7.6　优先级排序表算法146

7.7　光线投射算法148

7.8　曲面隐藏线的消除149

习题150

8.1　简单光照明模型151

第8章　光照明模型151

8.1.1　光源152

8.1.2　材质153

8.1.3　简单光照明模型概述153

8.2　光滑明暗处理技术157

8.2.1　Gouraud明暗处理技术157

8.2.2　Phong明暗处理技术158

8.3　OpenGL环境下的光照明模型160

8.3.1　OpenGL中的颜色设置及光照明模型160

8.3.2　OpenGL应用举例164

习题168

第9章　Bézier曲线曲面169

9.1 曲线曲面的基础知识169

9.1.1 曲线的表示169

9.1.2　参数曲线的切矢量、弧长、法矢量和曲率171

9.1.3　参数曲面的切平面和法矢量173

9.1.4　参数曲线的多项式表示174

9.1.5　参数连续性与几何连续性175

9.2　Bézier曲线176

9.2.1 Bézier曲线的定义176

9.2.2 Bézier曲线的性质177

9.2.3 Bézier曲线的其他性质178

9.2.4 Bézier曲线的拼接180

9.2.5 Bézier曲线的离散生成181

9.3 Bézier曲面184

9.3.1 Bézier曲面的定义和性质184

9.3.2 Bézier曲面的拼接185

9.3.3 Bézier曲面的离散生成186

习题187

第10章　B样条曲线曲面、Coons曲面和有理样条曲线曲面188

10.1 B样条曲线曲面188

10.1.1 B样条基函数的定义和性质188

10.1.2 B样条曲线的定义和性质189

10.1.3 B样条曲线的计算191

10.1.4 三次B样条曲线192

10.1.5 B样条曲面的定义和性质194

10.2 Coons曲面195

10.2.1　双线性Coons曲面195

10.2.2　双三次Coons曲面195

10.3　曲面的互化197

10.3.1　三次Bézier曲线、B样条曲线和Hermite曲线的互化197

10.3.2　双三次Bézier曲面、B样条曲面和Coons曲面的互化200

10.4　有理Bézier曲线曲面201

10.4.1　有理曲线201

10.4.2　有理Bézier曲线201

10.4.3　有理Bézier曲线的齐次表示201

10.4.4　二次有理Bézier曲线202

10.4.5　有理Bezier曲线对圆的表示203

10.4.6　有理Bézier曲面205

习题205

11.1.1 三维物体的表示模型206

11.1 三维物体在计算机内的表示206

第11章　三维实体造型206

11.1.2 三维物体的表示方式208

11.2 CSG树表示208

11.2.1　物体间的正则集合运算208

11.2.2　物体的CSG树表示209

11.2.3　CSG物体性质的计算210

11.2.4　用光线投射算法进行CSG物体的图形显示212

11.3.1 三维物体的边界表示213

11.3　边界表示法213

11.3.2　半边数据结构214

11.3.3　欧拉运算216

11.3.4　集合运算218

11.3.5　Sweep运算和局部运算221

11.4　空间分割表示222

11.4.1　单元分解表示222

11.4.2　八叉树表示223

11.5　基于图像的三维造型225

11.5.1　双目视觉的基本原理226

11.5.2　双目视觉算法的具体实现227

习题230

第12章　真实感图形的绘制231

12.1　光线跟踪技术231

12.1.1　简单透明模型232

12.1.2　Whitted光照明模型233

12.1.3　光线跟踪技术234

12.1.4 加速光线跟踪技术235

12.2.1　基本光照模型238

12.2　基于物理的光照明模型238

12.2.2　Torrance-Sparrow光照明模型240

12.2.3　Cook-Torrance光照明模型243

12.3 阴影243

12.3.1　z缓冲器阴影算法244

12.3.2　阴影体算法245

12.3.3　光线跟踪阴影技术及半影算法247

12.4.1　纹理的生成248

12.4　纹理248

12.4.2　纹理的映射250

12.4.3　Catmull纹理映射算法252

12.4.4　Mip-map纹理映射技术253

12.4.5　凹凸纹理映射技术255

12.5　图形反走样技术256

12.5.1　A缓冲器方法257

12.5.2　光线跟踪的图形反走样技术260

12.6　辐射度方法261

12.6.1　辐射度方程262

12.6.2　形状因子264

12.6.3　半立方体265

12.7　基于图像的绘制267

12.7.1　基于图像的绘制技术268

12.7.2　图像的拼接271

习题273

13.1.1　科学计算可视化的基本步骤275

第13章　科学计算可视化275

13.1　科学计算可视化的基本步骤和方法分类275

13.1.2　科学计算可视化的方法分类276

13.2　科学计算可视化处理的数据277

13.3　面绘制方法278

13.3.1　基于等值线的生成方法278

13.3.2　基于体素的生成方法280

13.3.3　几何变形模型方法283

13.4　体绘制方法283

13.4.2　体光照模型284

13.4.1　体绘制方法出现的背景284

13.4.3　以图像空间为序的体绘制方法286

13.4.4　以物体空间为序的体绘制方法287

13.4.5　体绘制方法中的一些典型的加速方法288

13.4.6　Shear-warp体绘制方法288

13.5　矢量场和张量场的可视化289

13.5.1　矢量场的可视化289

习题290

13.5.2　张量场的可视化290

第14章　颜色291

14.1 颜色特性291

14.2　标准基色和色彩图294

14.2.1　XYZ颜色模型294

14.2.2　CIE色度图295

14.3　颜色模型297

14.3.1 RGB模型297

14.3.2　CMY模型298

14.3.3　YIQ模型298

14.3.4　HSV模型299

14.4　颜色模型间的相互转换299

14.5　颜色的交互选择及应用301

习题302

附录　OpenGL303

主要参考文献309