计算机图形学是关于利用计算机及其相关图形设备输入、表示、生成、存储、处理、显示和输出图形的理论、算法、技术及系统的一门综合性学科。

《计算机图形学》共9章，内容包括计算机图形学概述、交互式图形系统、基本图形元素生成算法、自由曲线和曲面、图形变换及应用、几何造型、立体真实感图形显示、交互技术与用户接口以及OpenGL、交互式图形系统的设计与实现，并给出一个简单的交互式图形系统的实例。

本书第1、5章由张义宽编写，第7章由张晓滨编写，第2、8章以及附录由耿楠编写，第3、4章由任民宏编写，第6、9章由石争浩编写。全书由张义宽统稿。

由张义宽编写的《计算机图形学》是为适应高等院校计算机科学与技术和其它信息类专业本科生学习“计算机图形学”课程的需要而编写的教材。书中系统地介绍了计算机图形学的基本理论：典型方法和实用技术，反映了国内外计算机图形学领域的最新成果，同时给出了主要方法和技术实现的C++程序。全书共分9章，第1章介绍了计算机图形学的基本概念、应用、历史和发展动态；第2章介绍了交互式图形系统及其硬件；第3～7章分别介绍了基本图形元素生成算法、自由曲线和曲面、图形变换及应用、几何造型、立体真实感图形显示等；第8章介绍了交互技术、用户接口以及openGL；第9苹介绍了交互式图形系统的设计并给出了一个简单的交互式图形系统的实例。

《计算机图形学》系统完整、简明实用、理论与实践并重，着力于学生素质的培养与应用能刀的提高，也可供研究生及相关专业技术人员参考。

第1章 计算机图形学概述

1．1 计算机图形学及其研究内容

1．1．1 计算机图形学

1．1．2 计算机图形学的主要研究内容

1．2 计算机图形学的相关领域和学科

1．3 计算机图形学的发展

1．3．1 计算机图形学的发展简史

1．3．2 硬件设备的发展

1．3．3 图形软件的发展及软件标准的形成

1．4 计算机图形学的主要应用领域

1．5 计算机图形学当前的研究动态

1．5．1 真实感图形显示

t．5．2 人机交互技术

1．5．3 计算机动画

1．5．4 与计算机网络技术的结合

1．5．5 科学计算可视化

1．5．6 虚拟现实

1．5．7 地理信息系统

1．5．8 并行图形处理

1．5．9 图形图像技术的融合

习题

第2章 交互式图形系统

2．1 交互式图形系统及其组成

2．2 图形输入／输出设备

2．2．1 图形输入设备

2．2．2 图形绘制设备

2．3 图形显示设备

2．3．1 阴极射线管(CRT)

2．3．2 彩色CRT

2．3．3 随机扫描式图形显示器

2．3．4 光栅扫描式图形显示器

2．3．5 液晶显示器

2．3．6 显示适配器

习题

第3章 基本图形元素生成算法

3．1 直线的扫描转换

3．1．1 DDA算法

3．2 It点画线法

3．1．3 Bresenham算法

3．2 圆和椭圆的扫描转换

3．2．1 圆的扫描转换

3．2．2 椭圆的扫描转换

3．3 区域填充

3．3．1 多边形区域填充

3．3．2 边填充算法

3．3．3 种子填充算法

3．4 字符的生成

3．4．1 字符生成的方法

3．4．2 点阵字符

3．5 图形裁剪

3．5．1 直线段裁剪

3．5．2 多边形裁剪

3．6 属性控制

3．6．1 线型与线宽

3．6．2 字符属性

3．6．3 区域填充属性

3．7 反走样

3．7．1 过取样

3．7．2 简单的区域取样

3．7．3 加权区域取样

习题

第4章 曲线和曲面

4．1 曲线和曲面的基础知识

4．1．1 曲线及其参数表示

4．1．2 曲面及其参数表示

4．2 常用参数曲线

4．2．1 Bezier曲线

4．2．2 B样条曲线

4．2．3 其它曲线

4．3 常用参数曲面

4．3．1 Coons曲面

4．3．2 Bezier曲面

4．3．3 B样条曲面

4．3．4 非均匀有理B样条(NURBS)

曲面

习题

第5章 图形变换

5．1 图形变换基础

5．1．1 齐次坐标

5．1．2 坐标系

5．2 二维图形变换

5．2．1 二维图形几何变换的矩阵

5．2．2 二维图形的基本几何变换

5．2．3 sF面图形的复合变换

(级联变换)

5．2．4 F面图形变换举例

5．3 三维图形变换

5．3．1 三维平移变换

5．3．2 三维比例变换

5．3．3 三维反射变换

5．3．4 三维错切变换

5．3．5 三维旋转变换

5．3．6 三维复合变换

5．3．7 三维图形变换程序实例

5．4 窗口一视区变换

5．4．1 基本概念

5．4．2 窗口 视区变换

5．4．3 窗口一规格化设备坐标一视区

变换

5．4．4 窗口到视区的变换过程

5．5 正投影三视图变换

5．5．1 投影变换及其分类

5．5．2 三视图变换

5．5．3 三视图变换的实例

5．6 轴测投影变换

5．6．1 正轴测投影

5．6．2 斜轴测投影

5．7 透视投影与视图变换

5．7．1 透视投影

5．7．2 视图变换

5．7．3 视图变换举例

5．8参数图形的几何变换

5．8．1 圆锥曲线的几何变换

5．8．2 参数曲线、曲面的几何变换

5．9 图形变换实例

习题

第6章 几何造型

6．1 形体在计算机中的表示

6．1．1 几何模型

6．1．2 形体表示

6．2 边界表示

6．2．1 三维形体的曲面模型

6．2．2 形体的边界表示

6．2．3 欧拉操作

6．2．4 集合运算

6．3 其它造型方法

6．3．1 参数化造型

6．3．2 特征造型

6．3．3 分数维(Fractal)造型

6．3．4 粒子系统

6．3．5 从二维正投影图构造三维形体

习题

第7章 立体真实感图形

7．1 消除隐藏线

7．1．1 概述

7．1．2 凸多面体的隐藏线消除

7．1．3 凹多面体的隐藏线消除

7．2 消除隐藏面

7．2．1 画家算法

7．2．2 Z缓冲区(Z-Buffer)算法

7．2．3 扫描线Z-Buffer算法

7．2．4 区间扫描线算法

7．2．5 区域采样(Warnock)算法

7．2．6 光线投射算法

7．3 光照明模型

7．3．1 光照明模型的基础知识

7．3．2 Phong光照明模型

7．3．3 增量式光照明模型

7．3．4 局部光照明模型

7．3．5 光透射模型

7．4 颜色模型

7．4．1 色度图

7．4．2 常用的颜色模型

7．4．3 颜色的选择插值和复制

7．5 纹理

7．5．1 纹理的定义

7．5．2 纹理映射

7．6 科学计算可视化

7．6．1 数据场

7．6．2 体绘制技术的基本原理

7．6．3 以图像空间为序的体绘制算法

习题

第8章 交互技术与用户接口

8．1 计算机图形软件标准化

8．1．1 图形软件标准

8．1．2 常用图形软件标准简介

8．2 用户接口

8．2．1 交互式图形系统的逻辑构成

8．2．2 用户接口的常用形式及其

设计原则

8．3 交互任务和交互技术

8．3．1 交互任务

8．3．2 交互技术

8．4 交互式图形程序库OpenGL

8．4．1 0penGL基础

8．4．2 利用0penGL绘制基本几何对象

8．4．3 基于0penGL真实感图形生成技术简介

8．5 构造一个简单的交互式图形系统

8．5．1 交互式图形系统的设计原则

8．5．2 交互式图形系统的功能

8．5．3 面向对象的程序设计方法

习题

第9章 简单交互式图形系统的设计与实现

9．1 系统简介

9．1．1 系统用户界面

9．1．2 系统结构

9．2 系统设计与实现

9．2．1 图形编程的基础知识

9．2．2 程序设计

习题

附录 用VC++开发交互式图形系统

一、概述

二、Visual C++6．O用户界面

三、框架和文档一视图结构

四、编程基本流程

五、绘图

习题

参考文献