本书是讲述计算机图形学基本原理和算法的教材，是在《计算机图形学》（科学出版社出版）第一版的基础上经过全面改写而成的。主要内容有：计算机图形学概述、计算机图形系统及硬件基础、基本光栅图形算法、几何变换、三维空间的观察、人机交互绘图技术、隐藏面和隐藏线的消除、简单光照明模型、曲线曲面的表示、三维实体造型、真实感图形的绘制、科学计算可视化和颜色等。书中结合开放图形库OpenGL系统地介绍了上述主要内容，从而使基础理论和相关技术的阐述更易于理解和掌握。为便于消化和理解书中内容，每章末均附有习题。 本书可作为高等院校本科生、研究生学习计算机图形学的教材，也可作为从事计算机辅助设计、计算机图形学和相关专业科技人员的参考书。
样章试读
目录
1.1 计算机图形学的概念与研究内容
1.1.1 图形的概念
1.1.2 计算机图形学的研究内容
1.2 计算机图形学的发展史
1.2.1 计算机图形设备和交互技术
1.2.2 计算机图形系统
1.2.3 计算机图形的标准化
1.3 计算机图形学的应用
习题
第2章 计算机绘图初步知识
2.1 如何在计算机上绘图
2.1.1 计算机绘图的一般方法
2.1.2 一般图形的显示流程
2.2 OpenGL图形软件包简介
2.2.1 基本几何图元的绘图函数
2.2.2 三维坐标变换函数
2.2.3 投影变换函数
2.2.4 颜色设置函数
2.2.5 光照模型函数
2.2.6 OpenGL绘图例子
习题
第3章 计算机图形系统及硬件基础
3.1 概述
3.1.1 计算机系统中的图形设备
3.1.2 图形的输入输出处理流程
3.1.3 图形工作站与PC机
3.2 图形显示原理
3.2.1 CRT显示器
3.2.2 液晶显示器
3.2.3 等离子显示器
3.2.4 3种显示技术的比较
3.2.5 显卡
3.2.6 显卡对OpenGL的支持
3.3 绘图设备
3.3.1 喷墨绘图机
3.3.2 激光打印机
3.3.3 笔式绘图机
3.4 图形输入设备
3.4.1 光笔
3.4.2 数字化仪和手写输入板
3.4.3 触摸屏
3.4.4 图形扫描仪
3.4.5 数字墨水
3.4.6 数据手套
3.4.7 三维鼠标
习题
第4章 基本光栅图形算法
4.1 直线生成算法
4.1.1 生成直线的DDA方法
4.1.2 正负法
4.1.3 Bresenham算法
4.1.4 改进后的Bresenham算法
4.2 圆弧生成算法
4.2.1 正负法
4.2.2 Bresenham生成圆弧的算法
4.2.3 圆弧的离散生成
4.2.4 椭圆生成算法
4.3 多边形的填充
4.3.1 多边形的表示方法
4.3.2 多边形填充的扫描线算法
4.3.3 边缘填充算法
4.3.4 边界标志算法
4.4 区域填充
4.4.1 区域的基本概念
4.4.2 简单的种子填充算法
4.4.3 扫描线种子填充算法
4.5 光栅图形的反走样算法
4.5.1 光栅图形的走样现象
4.5.2 提高分辨率的反走样算法
4.5.3 线段反走样算法
4.5.4 多边形反走样算法
习题
第5章 变换和裁剪
5.1 变换的数学基础
5.1.1 点和距离
5.1.2 矢量
5.1.3 矩阵
5.2 几何变换
5.2.1 基本变换
5.2.2 齐次坐标与变换的矩阵表示
5.2.3 变换的模式
5.3 裁剪
5.3.1 Sutherland-Cohen算法
5.3.2 Cyrus-Beck算法和梁友栋-Barsky算法
5.3.3 多边形裁剪
5.3.4 字符裁剪
5.4 OpenGL中简单的变换实例
习题
第6章 三维空间的观察
6.1 投影
6.1.1 透视投影
6.1.2 平行投影
6.1.3 任意坐标系到观察坐标系中的变换
6.1.4 射影变换
6.2 视见体到规范视见体的变换
6.2.1 平行投影视见体的规范化
6.2.2 透视投影视见体的规范化
6.3 用三维规范体裁剪
6.4 窗口到视口的变换
6.5 连续变换的处理
6.6 OpenGL中简单图形变换实例
6.6.1 OpenGL中的图形变换
6.6.2 OpenGL中的图形变换应用举例
习题
第7章 人机交互绘图技术
7.1 基本图形输入设备和基本交互任务
7.1.1 基本的图形输入设备
7.1.2 基本交互任务
7.2 人机交互输入模式
7.2.1 请求模式
7.2.2 样本模式
7.2.3 事件模式
7.2.4 输入方式的混合使用
7.3 常见辅助交互技术
7.3.1 几何约束
7.3.2 拖拽
7.3.3 在三视图上做三维输入
7.3.4 结构平面
7.3.5 新的交互技术
7.4 OpenGL中的交互式绘图技术
7.4.1 选择
7.4.2 反馈
7.5 人机交互的发展
习题
第8章 隐藏线和隐藏面的消除
8.1 可见面判断的有效技术
8.1.1 边界盒
8.1.2 后向面消除
8.1.3 非垂直投影转换成垂直投影
8.2 多面体隐藏线消除算法
8.2.1 算法的基本思想
8.2.2 确定边L和多边形E关系的技术
8.2.3 确定L的可见部分
8.3 基于窗口的子分算法
8.4 基于多边形的子分算法
8.5 z缓冲器算法和扫描线算法
8.6 优先级排序表算法
8.7 光线投射算法
8.8 曲面的隐藏线消除
习题
第9章 简单光照明模型
9.1 简单光照明模型
9.1.1 光源
9.1.2 材质
9.1.3 简单光照明模型
9.2 光滑明暗处理技术
9.2.1 Gouraud明暗处理技术
9.2.2 Phong明暗处理技术
9.3 OpenGL环境下的光照明模型
9.3.1 OpenGL中的颜色设置及光照明模型
9.3.2 OpenGL应用举例
习题
第10章 Bézier曲线曲面
10.1 曲线曲面的基础知识
10.1.1 曲线的表示
10.1.2 参数曲线的切矢量、弧长、法矢量和曲率
10.1.3 参数曲面的切平面和法矢量
10.1.4 参数曲线的多项式表示
10.1.5 参数连续性和几何连续性
10.2 Bézier曲线
10.2.1 Bézier曲线的定义
10.2.2 Bézier曲线的性质
10.2.3 例子
10.2.4 Bézier曲线性质的进一步讨论
10.2.5 Bézier曲线的拼接
10.2.6 Bézier曲线的离散生成
10.3 Bézier曲面
10.3.1 Bézier曲面的定义和性质
10.3.2 Bézier曲面的拼接
10.3.3 用Bézier曲面造型
10.3.4 Bézier曲面的离散生成
习题
第11章 B样条曲线曲面、Coons曲面和有理样条曲线曲面
11.1 B样条曲线曲面
11.1.1 B样条基函数的定义和性质
11.1.2 B样条曲线的定义和性质
11.1.3 B样条曲线的计算
11.1.4 三次均匀B样条曲线
11.1.5 例子
11.1.6 B样条曲面的定义和性质
11.1.7 用B样条曲面造型
11.2 Coons曲面
11.2.1 双线性Coons曲面
11.2.2 双三次Coons曲面
11.2.3 用Coons曲面造型
11.3 双三次Bézier曲面、B样条曲面和Coons曲面的互化
11.3.1 三次Bézier曲线、B样条曲线和Hermite曲线的互化
11.3.2 双三次Bézier曲面、B样条曲面和Coons曲面的互化
11.4 有理Bézier曲线曲面
11.4.1 有理曲线
11.4.2 有理Bézier曲线
11.4.3 有理Bézier曲线的齐次表示
11.4.4 二次有理Bézier曲线
11.4.5 有理Bézier曲线对圆的表示
11.4.6 有理Bézier曲面
习题
第12章 三维几何造型
12.1 三维物体在计算机内的表示
12.1.1 三维物体的表示模型
12.1.2 三维物体的表示方式
12.2 体素构造表示（CSG树表示）
12.2.1 物体间的正则集合运算
12.2.2 物体的CSG树表示
12.2.3 CSG物体性质的计算
12.2.4 用光线投射算法进行CSG物体的图形显示
12.3 边界表示法
12.3.1 物体的边界表示
12.3.2 半边数据结构
12.3.3 欧拉运算
12.3.4 Sweep运算和局部运算
12.3.5 集合运算
12.4 空间分割表示
12.4.1 单元分解表示
12.4.2 八叉树表示
12.5 基于图像的三维造型
12.5.1 双目视觉的基本原理
12.5.2 双目视觉算法的具体实现
习题
第13章 真实感图形的绘制
13.1 光线跟踪技术
13.1.1 简单透明模型
13.1.2 Whitted光照明模型
13.1.3 光线跟踪技术
13.1.4 加速光线跟踪技术
13.2 基于物理的光照明模型
13.2.1 基本概念及基本光照模型
13.2.2 基于物理的光照明模型
13.2.3 Cook-Torrance光照明模型
13.3 阴影
13.3.1 z缓冲器阴影算法
13.3.2 阴影体算法
13.3.3 光线跟踪阴影技术及半影算法
13.4 纹理
13.4.1 纹理的生成
13.4.2 纹理的映射
13.4.3 Catmull纹理映射算法
13.4.4 Mip-map纹理映射技术
13.4.5 凹凸纹理映射技术
13.5 图形反走样技术
13.5.1 A缓冲器方法
13.5.2 光线跟踪的图形反走样技术
13.6 辐射度方法
13.6.1 辐射度方程
13.6.2 形状因子的性质
13.6.3 半立方体
13.6.4 辐射度方程的求解
13.7 基于图像的模型和绘制
13.7.1 全视函数
13.7.2 图像中隐含的几何信息
13.7.3 含有深度信息的图像
习题
第14章 科学计算可视化
14.1 科学计算可视化的基本步骤和方法分类
14.1.1 科学计算可视化的基本步骤
14.1.2 科学计算可视化方法分类
14.2 科学计算可视化处理的数据
14.2.1 数据集的组成
14.2.2 数据集的格式
14.2.3 数据的属性值
14.3 面绘制方法
14.3.1 基于等值线的生成方法
14.3.2 基于体素的生成方法
14.3.3 几何变形模型方法
14.4 体绘制方法
14.4.1 体绘制方法出现的背景
14.4.2 体光照模型
14.4.3 以图像空间为序的体绘制方法
14.4.4 以物体空间为序的体绘制方法
14.4.5 体绘制方法中的一些典型的加速方法
14.4.6 Shear-warp体绘制方法
14.5 矢量场和张量场的可视化
14.5.1 矢量场可视化
14.5.2 张量场的可视化
习题
第15章 颜色
15.1 颜色特性
15.2 标准基色和色彩图
15.2.1 XYZ颜色模型
15.2.2 CIE色度图
15.3 颜色模型
15.3.1 RGB模型
15.3.2 CMY模型
15.3.3 YIQ模型
15.3.4 HSV模型
15.4 颜色模型间的相互转换
15.5 颜色的交互选择及应用
习题
附录 开放图形库OpenGL
OpenGL简介
OpenGL中的常用函数
OpenGL显示流程
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