本书主要围绕图形的生成、表示和变换图形的原理、数学方法和算法进行介绍，全书共分为9章：第1章简要介绍了计算机图形学的基本概念、发展和应用状况；第2章对计算机图形系统的构成作了介绍；第3章给出了基本图形——直线、圆、椭圆的常用生成算法，图形填充等基本图素的生成方法；第4章主要介绍了图形的二维、三维几何变换和二维图形的裁剪方法；第5章介绍曲线与曲面的生成；第6章对真实感图形绘制的一些基本思想作了简单描述；第7章介绍了交互式绘图系统；第8章和第9章分别介绍了计算机动画和一些实用CAD系统。

本书内容适合各类大学本科生学习计算机图形学的基本理论和算法。全书共分为9章，主要内容有：计算机图形处理系统的功能、硬件设备、图形标准；基本图形的生成算法；几何变换与裁剪；曲线与曲面；真实感图形与交互式绘图技术。除此以外，还对计算机动画和一些常用CAD技术做了简单介绍，并给出了许多基于OpenGL的实用例子。本书是作者根据多年讲授计算机图形学课程的经验，在整理各自课程讲稿的基础之上，参考国内外相关书籍，通力合作编写而成的。

本书可作为电子类(通信、计算机、信息等专业)和机械类本科生的教材，也可供计算机图形学爱好者和相关专业技术人员自学参考。

第1章 绪论

 1.1 计算机图形学的概念及研究内容

1.1.1 图形与图像

1.1.2 研究內容

1.1.3 相关学科

 1.2 计算机图形学的发展

1.2.1 图形硬件的发展

1.2.2 图形软件及图形软件标准的发展

1.2.3 图形专用算法的发展

 1.3 计算机图形学的应用

1.3.1 计算机辅助设计(CAD)及计算机辅助制造(CAM)

1.3.2 科学计算可视化

1.3.3 计算机动画

1.3.4 人机交互

1.3.5 计算机艺术

1.3.6 计算机辅助教学(CAI)

习题1

第2章 计算机图形系统

 2.1 计算机图形系统构成和功能

2.1.1 计算机图形系统构成

2.1.2 计算机图形系统功能

 2.2 输入设备

2.2.1 键盘(Keyboard)

2.2.2 鼠标(Mouse)

2.2.3 光笔(Light Pen)

2.2.4 触摸屏(Touch Screen)

2.2.5 数字化仪(Digitizer)

2.2.6 扫描仪(Scanner)

2.2.7 游戏杆(Joy Stick)和跟踪球(Trackball)

2.2.8 数据手套(Data Glove)

 2.3 输出设备

2.3.1 显示设备

2.3.2 硬拷贝设备

 2.4 光栅扫描显示系统

2.4.1 光栅扫描显示系统的组成

2.4.2 相关概念

2.4.3 PC图形显示卡

 2.5 计算机图形标准

习题2

第3章 基本图形的生成算法

 3.1 直线的扫描转换

3.1.1 数值微分算法

3.1.2 中点画线算法

3.1.3 Bresenham画线算法

 3.2 圆的扫描转换

3.2.1 中点画圆算法

3.2.2 Bresenham画圆算法

 3.3 椭圆的扫描转换

 3.4 实面积图形的生成

3.4.1 多边形的填充

3.4.2 种子填充算法

 3.5 光栅图形反走样算法

3.5.1 过取样

3.5.2 简单区域取样

3.5.3 加权区域取样

 3.6 属性处理

3.6.1 线属性

3.6.2 区域填充属性

 3.7 字符处理

3.7.1 点阵式字符

3.7.2 矢量式字符

 3.8 OpenGL基本图元的绘制

3.8.1 点的绘制

3.8.2 线的绘制

3.8.3 多边形的绘制

习题3

第4章 几何变换

 4.1 几何变换的数学基础

4.1.1 矩阵运算

4.1.2 矩阵运算的基本性质

4.1.3 二维坐标系统

 4.2 二维图形几何变换

4.2.1 二维图形的基本变换

4.2.2 组合变换

 4.3 三维图形的几何变换

4.3.1 三维图形的基本变换

4.3.2 组合变换

 4.4 投影变换

4.4.1 基本概念

4.4.2 平行投影

4.4.3 透视投影变换

 4.5 窗口-视区变换

4.5.1 基本概念

4.5.2 视窗变换实例Window To Viewpot的设计

4.5.3 编写过程中的技术要点

 4.6 二维图形的裁剪

4.6.1 点的裁剪

4.6.2 直线的裁剪

4.6.3 多边形的裁剪

4.6.4 曲线和文字的裁剪

 4.7 OpenGL图形变换基础

习题4

第5章 曲线与曲面

 5.1 曲线、曲面参数表示的基础知识

5.1.1 矢量

5.1.2 曲线与曲面的参数表示

5.1.3 插值、逼近、拟合与光顺

5.1.4 曲线的参数连续性和几何连续性

 5.2 Bezier曲线

5.2.1 Bezier曲线的定义

5.2.2 Bezier曲线的性质

5.2.3 Bezier曲线的矩阵表示

5.2.4 Bezier曲线的拼接

 5.3 B样条曲线

5.3.1 B样条曲线的定义

5.3.2 B样条曲线的性质

5.3.3 B样条曲线分类

 5.4 非均匀有理B样条曲线

5.4.1 NURBS曲线的定义

5.4.2 NURBS的齐次坐标表示

5.4.3 NURBS的优缺点

 5.5 Bezier曲面

5.5.1 Bezier曲面的定义

5.5.2 Bezier曲面片的拼接

 5.6 B样条曲面

5.6.1 B样条曲面的数学表示

5.6.2 B样条曲面片的拼接

 5.7 非均匀有理B样条曲面

 5.8 OpenGL中自由曲线的绘制

5.8.1 Bezier曲线的绘制

5.8.2 NURBS曲线的绘制

习题5

第6章 真实感图形

 6.1 消除隐藏线

6.1.1 消隐的基础知识

6.1.2 凸多面体的隐藏线消除

6.1.3 凹多面体的隐藏线消除

6.1.4 二次曲面体的隐藏线消除

 6.2 消除隐藏面

6.2.1 区域排序算法

6.2.2 Z缓冲区算法

6.2.3 扫描线算法

6.2.4 区域采样算法

 6.3 纹理

6.3.1 纹理的定义和映射

6.3.2 纹理的反走样处理

 6.4 光照模型

6.4.1 光源特性和物体表面特性

6.4.2 光照模型与处理

6.4.3 明暗模型与处理

6.4.4 阴影生成

6.4.5 整体光照模型

 6.5 光线跟踪

6.5.1 光线跟踪的基本原理

6.5.2 光线与实体的求交

 6.6 颜色模型

6.6.1 基本概念

6.6.2 CIE色度图

6.6.3 常用的颜色模型

6.6.4 颜色的选择插值与复制

习题6

第7章 交互式绘图技术

 7.1 交互式绘图概述

7.1.1 交互式绘图的概念

7.1.2 交互式绘图系统的任务

7.1.3 交互式绘图系统的设计原则

 7.2 交互式输入的基本模式

 7.3 基本交互式绘图技术

 7.4 交互式绘图系统的构造

7.4.1 交互式用户接口的內容

7.4.2 交互式用户接口的工作方式

7.4.3 交互式用户接口实现

 7.5 OpenGL中的交互操作

7.5.1 物体的选择

7.5.2 反馈

习题7

第8章 计算机动画

 8.1 计算机动画起源与发展

 8.2 计算机动画的过程与分类

 8.3 计算机动画功能及应用

 8.4 计算机动画控制方法

 8.5 关键帧系统

8.5.1 变形

8.5.2 模拟加速度

 8.6 运动的描述

8.6.1 直接运动描述

8.6.2 目标导向系统

8.6.3 运动学和动力学

习题8

第9章 实用CAD系统介绍

 9.1 AutoCAD系统介绍

9.1.1 AutoCAD概述

9.1.2 AutoCAD系统简介

9.1.3 系统功能与技术特点

9.1.4 系统的体系结构

 9.2 3DMAX系统介绍

9.2.1 3DMAX概述

9.2.2 3DMAX系统简介

9.2.3 3DMAX系统功能

9.2.4 3DMAX体系结构

习题9

 参考文献