本教材讲解如何用Matlab语言来绘制二维图形、三维图形以及动画制作;如何用Matlab语言来模拟实现绘图软件的功能,例如,实现Flash中的逐帧动画、变形动画等。
选择Matlab语言,是因为这种语言提供了三维绘制函数,而且是基于矩阵的;Matlab在图形窗口上和语言中都提供了变换视点等功能,可以直观地从各个角度观察绘制出的三维物体;Matlab也提供了四维数组函数用来存储序列图像,这些功能非常有利于处理三维图形学中的一些算法。
本书可以作为高等院校计算机科学与技术专业、信息科学与技术专业、多媒体与动画制作专业以及机械建筑专业本科生及研究生的计算机图形学教材,也可以作为学习Matlab、数学建模、程序设计的参考书。工程技术人员可以利用该书掌握计算机绘图与动画制作的基本原理。
本书以Matlab为工具讲解计算机图形学的基本内容。
第1章首先介绍Matlab的一些常用命令以及简单的程序设计知识,然后讲解与绘图相关的一些语句及程序;第2章与第3章讲解曲线曲面绘制与几何造型;第4章讲解消隐与光照(第2章~第4章是经典的计算机图形学内容);第5章主要讲解使用一个具体的软件来制作实现虚拟现实效果;第6章介绍不规则物体建模与非真实感图形学的概念;第7章讲解动画制作的一些概念与常用方法。
本书可以作为高等院校计算机科学与技术专业、信息科学与技术专业、多媒体与动画制作专业以及机械建筑专业本科生及研究生的计算机图形学教材,也可以作为学习Matlab、数学建模、程序设计的参考书。工程技术人员可以利用该书掌握计算机绘图与动画制作的基本原理。
第1章Matlab的绘图功能1
1.1Matlab介绍1
1.1.1Matlab的命令使用与程序设计1
1.1.2Matlab的矩阵操作16
1.1.3Matlab绘图的相关工具箱24
1.2Matlab绘图与动画制作函数28
1.2.1二维图形绘制28
1.2.2三维图形绘制38
1.2.3动画制作方法42
习题153
第2章曲线与曲面54
2.1曲线绘制54
2.2典型曲面研究70
2.2.1经典的代数曲面70
2.2.2插值拟合曲面74
2.3Matlab样条函数82
习题295
第3章几何造型97
3.1图形句柄操作与GUI程序设计97
3.1.1图形句柄操作97
3.1.2GUI程序设计108
3.2几何造型基本单元的组织113
3.2.1几何体的绘制113
3.2.2几何造型的三种模型118
3.3实体模型构造方法122
3.3.1边界表示法122
3.3.2分解表示法124
3.3.3扫描造型法124
3.3.4数据文件的存取127
习题3128
第4章隐藏面处理与光照效果129
4.1三维空间的观察129
4.1.1三维图形显示与视点129
4.1.2裁剪132
4.2隐藏面处理133
4.2.1隐藏面133
4.2.2隐藏面计算方法135
4.3光照效果139
4.3.1简单光照模型139
4.3.2Matlab中的光照函数148
习题4151
第5章虚拟现实153
5.1虚拟现实概述153
5.1.1VRML虚拟现实建模语言153
5.1.2Matlab虚拟现实工具箱155
5.2VRealm Builder157
5.2.1VRealm Builder2常用节点的使用157
5.2.2复杂几何体造型节点171
5.2.3VRealm Builder2的库操作178
5.2.4控制方式181
5.2.5交互功能的实现186
5.2.6VRealm Builder2动画制作188
5.3Matlab虚拟现实函数189
5.3.1接口函数189
5.3.2虚拟世界操作函数190
习题5192
第6章不规则物体建模194
6.1分形技术194
6.1.1线性迭代函数系统194
6.1.2二元二次迭代绘制图形198
6.1.3粒子系统201
6.2基于图像的图形绘制202
6.2.1图像的存取与显示202
6.2.2图像的几何操作207
6.2.3图像处理与分析212
6.2.4图像作为纹理、材质与贴图215
6.2.5图像的图形化216
6.3非真实感图形绘制技术217
6.3.1物体的不规则变换218
6.3.2图像像素操作221
6.3.3模拟自然介质和艺术手法223
习题6224
第7章动画制作原理225
7.1常用的三维变换225
7.1.1平移变换与旋转变换225
7.1.2比例变换与错切变换228
7.1.3Matlab中与变换相关的函数230
7.2基于图像的动画制作231
7.2.1利用图像几何操作制作动画231
7.2.2基于图像颜色与亮度的动画制作232
7.2.3图像处理与分析用于动画制作235
7.3动画的分类制作方法235
7.3.1逐帧动画、形变动画与路径动画236
7.3.2使用语言与软件制作动画241
7.3.3动画播放与导出247
习题7249
参考文献250