《实用计算机图形学》由李继芳、王仁芳、柴本成、邹运兰编著。计算机图形学的广泛应用使得该课程教学在计算机及其相关专业中的地位越来越受到重视，其教学内容从传统的理论原理、算法分析为主过渡到理论与实验并重，在培养应用型人才为主的普通高校中，更加强调学生的动手实践能力。但是，由于计算机图形学涉及图学理论、数学、光学、计算几何、机械设计、工程制图、工业造型等，理论原理较为复杂，算法实现比较困难，因此要尽快掌握其使用方法并非易事。目前能较好地实现图形技术的常用软件环境有VC和OpenGL，前者比较方便地应用在二维图形绘制上，后者主要是用来实现三维真实感图形的绘制，如果您想了解并掌握这些技术，那么本书正好适合。

《实用计算机图形学》由李继芳、王仁芳、柴本成、邹运兰编著，以先进的工程教育理念为指导，设计了贯穿于核心章节的一体化案例，展示出“基本图形的生成与显示”、“二维图形变换及裁剪”、“三维图形变换”、“曲线与曲面”等图形学核心内容的算法原理与项目实现方法；为了更好地理解真实感图形绘制，在“消隐”和“真实感图形”两章中展示了基于OpenGL的真实感图形渲染，有兴趣的读者在学习完这两章后可深入探究；在第2章“本书案例项目简介”中专门对VC和OpenGL环境及绘图基础进行了讲解，目的是使不熟悉环境的读者也能方便地使用本书；第1章的“图形学概述”向读者介绍了图形学技术的产生、发展、应用情况以及常用的颜色模型等。

本书融理论知识、实验操作以及深入探究的内容于一体，书中所有程序均通过运行调试，各章后面的“实践与探究”中“实践”即是对本书中的案例系统进行模拟，认真理解与实践后可实现第2章所展示的效果。读者若能进一步深入学习“探究”中的内容，并能付诸实践，即可得到较好的创新锻炼，其编程能力与图形设计水平将有较大提升。

《实用计算机图形学》既可作为普通高校计算机科学与技术、信息处理、艺术设计等专业的计算机图形学教材或教参，也可作为工程技术人员或图形学爱好者的自学用书，还可以作为相关图形技术培训的参考教材。

第1章 图形学概述1

 1.1 计算机图形学发展背景1

 1.1.1 计算机图形学相关概念1

 1.1.2 计算机图形学的发展3

 1.1.3 计算机图形学主要研究内容5

 1.2 计算机图形学应用5

 1.2.1 计算机动画6

 1.2.2 计算机辅助设计与制造8

 1.2.3 虚拟现实与计算机仿真12

 1.2.4 科学计算可视化15

 1.3 计算机图形系统构成18

 1.3.1 图形系统功能及组成19

 1.3.2 图形系统的硬件组成20

 1.3.3 图形软件系统35

 1.4 颜色模型37

 1.4.1 物体的颜色38

 1.4.2 颜色空间与色度图39

 1.4.3 常用颜色模型41

 1.5 本章小结45

 实践与探究45

第2章 本书案例项目简介46

 2.1 工程项目引入46

 2.2 VC绘图基础47

 2.2.1 VC环境介绍48

 2.2.2 MFC应用程序框架结构53

 2.2.3 VC绘图入门55

 2.3 基于VC的CGIS集成系统62

 2.3.1 CGIS系统框架设计63

 2.3.2 集成系统实现69

 2.4 OpenGL编程基础77

 2.4.1 OpenGL介绍77

 2.4.2 OpenGL绘图入门79

 2.5 基于OpenGL的真实感图形渲染85

 2.5.1 VC环境下OpenGL编程85

 2.5.2 真实感图形渲染97

 2.6 本章小结98

 实践与探究98

第3章 基本图形的生成与显示100

 3.1 直线的生成101

 3.1.1 数值微分法101

 3.1.2 中点画线法102

 3.1.3 Bresenham画线法105

 3.2 圆与椭圆的生成108

 3.2.1 简单画圆法108

 3.2.2 中点画圆法108

 3.2.3 Bresenham画圆法110

 3.2.4 中点画椭圆法110

 3.3 字符的生成112

 3.3.1 点阵字符112

 3.3.2 矢量字符114

 3.4 反走样技术115

 3.4.1 走样现象115

 3.4.2 反走样技术115

 3.5 平面图形填充117

 3.5.1 区域的表示及类型117

 3.5.2 有效边表填充法118

 3.5.3 边填充法122

 3.5.4 种子填充法124

 3.6 基本图形生成的系统实现128

 3.6.1 直线生成算法的实现128

 3.6.2 椭圆生成算法的实现134

 3.6.3 多边形有效边表填充算法的实现139

 3.7 本章小结148

 实践与探究148

第4章 二维图形变换及裁剪150

 4.1 图形变换基础150

 4.1.1 与图形相关的坐标系151

 4.1.2 齐次坐标152

 4.1.3 窗口到视区的转换153

 4.1.4 矩阵的乘法运算155

 4.1.5 二维几何变换矩阵156

 4.1.6 二维图形几何变换的计算157

 4.2 二维基本几何变换157

 4.2.1 恒等变换158

 4.2.2 平移变换158

 4.2.3 比例变换158

 4.2.4 旋转变换159

 4.2.5 对称变换160

 4.2.6 错切变换161

 4.3 二维复合变换162

 4.4 二维图形裁剪165

 4.4.1 点的裁剪166

 4.4.2 线段裁剪166

 4.4.3 多边形裁剪171

 4.4.4 字符裁剪174

 4.5 二维变换及裁剪的系统实现175

 4.5.1 二维图形变换的实现175

 4.5.2 二维图形裁剪的实现181

 4.6 本章小结190

 实践与探究190

第5章 三维图形变换192

 5.1 三维图形变换概述193

 5.1.1 三维几何变换193

 5.1.2 三维几何变换矩阵194

 5.2 三维基本几何变换194

 5.2.1 平移变换194

 5.2.2 比例变换195

 5.2.3 旋转变换195

 5.2.4 对称变换196

 5.2.5 错切变换198

 5.3 三维复合变换198

 5.3.1 相对于任意点的三维变换199

 5.3.2 绕空间任意轴的三维变换200

 5.4 投影变换202

 5.4.1 投影变换概述202

 5.4.2 正投影203

 5.4.3 轴测投影205

 5.5 透视投影208

 5.5.1 透视投影概述208

 5.5.2 用户坐标系到观察坐标系的变换208

 5.5.3 观察坐标系到屏幕坐标系的变换210

 5.5.4 透视变换211

 5.6 三维变换的系统实现213

 5.6.1 平行投影的实现213

 5.6.2 透视投影的实现220

 5.7 本章小结223

 实践与探究223

第6章 曲线曲面225

 6.1 曲线曲面概述225

 6.1.1 样条曲线曲面225

 6.1.2 样条曲线曲面的发展226

 6.1.3 曲线曲面的生成227

 6.1.4 曲线曲面的表示229

 6.1.5 曲线的连续性条件230

 6.2 三次Hermite样条曲线232

 6.3 Bézier曲线曲面234

 6.3.1 Bézier曲线的定义234

 6.3.2 Bézier曲线的性质234

 6.3.3 常用Bézier曲线的表示236

 6.3.4 Bézier曲线的拼接237

 6.3.5 Bézier曲线的正算与反求238

 6.3.6 Bézier曲面239

 6.4 B样条曲线曲面240

 6.4.1 B样条曲线的定义240

 6.4.2 B样条曲线的性质241

 6.4.3 B样条曲线分类242

 6.4.4 NURBS曲线243

 6.4.5 B样条曲面244

 6.5 样条曲线的系统实现246

 6.5.1 Bézier曲线的实现246

 6.5.2 B样条曲线的实现251

 6.6 本章小结254

 实践与探究254

第7章 消隐256

 7.1 消隐的基本概念256

 7.1.1 什么是消隐256

 7.1.2 消隐的分类257

 7.2 线消隐257

 7.3 面消隐258

 7.3.1 深度缓冲区(Z-buffer)算法259

 7.3.2 深度排序算法（画家算法）261

 7.3.3 扫描线算法262

 7.3.4 区域细分算法（Warnock算法）263

 7.3.5 其他常用算法264

 7.4 基于OpenGL的隐藏面消隐265

 7.4.1 系统构架265

 7.4.2 算法分析与设计266

 7.4.3 系统实现267

 7.5 本章小结270

 实践与探究270

第8章 真实感图形显示271

 8.1 三维形体的表示272

 8.1.1 三维模型基础272

 8.1.2 传统几何造型方法273

 8.1.3 非传统造型技术276

 8.2 光照模型278

 8.2.1 光源特性与物体表面特性278

 8.2.2 光照模型简介279

 8.2.3 阴影生成282

 8.2.4 光线跟踪算法简介282

 8.3 物体的纹理显示283

 8.3.1 表面图案的描绘283

 8.3.2 凹凸纹理的描绘284

 8.4 基于OpenGL的纹理贴图284

 8.4.1 系统构架284

 8.4.2 算法分析与设计284

 8.4.3 系统实现290

 8.5 本章小结301

 实践与探究301

后记304

参考文献307