計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

第1章　概述　1
1.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容　1
1.1.1　什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)　1
1.1.2　圖像處理.模式識(shí)別與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)　3
1.1.3　計(jì)算機(jī)繪圖與CAD/CAM技術(shù)的關(guān)系　4
1.1.4　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的內(nèi)容　5
1.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展概況　6
1.2.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展　6
1.2.2　計(jì)算機(jī)圖形軟件的幾種類(lèi)型　7
1.3　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)特點(diǎn)和應(yīng)用　8
1.3.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的特點(diǎn)　8
1.3.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域　8
1.4　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)當(dāng)前研究的課題　10
習(xí)題　11

第2章　計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)　12
2.1　計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成　12
2.1.1　圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　12
2.1.2　圖形系統(tǒng)的基本功能及其硬件性能要求　13
2.1.3　圖形系統(tǒng)分類(lèi)及硬件工作平臺(tái)　14
2.2　計(jì)算機(jī)圖形顯示器　16
2.2.1　CRT顯示器工作原理　17
2.2.2　圖形顯示器的類(lèi)型　18
2.2.3　顯示配置　23
2.2.4　其他顯示器　26
2.3　計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備　28
2.3.1　鍵盤(pán)　29
2.3.2　鼠標(biāo)　29
2.3.3　光筆　30
2.3.4　數(shù)字化儀和圖形輸入板　30
2.3.5　操縱桿.跟蹤球　32
2.3.6　觸摸屏　33
2.3.7　圖形掃描儀　33
2.4　計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備　33
2.4.1　繪圖儀　34
2.4.2　打印機(jī)　37
2.5　圖形核心系統(tǒng)(GKS)簡(jiǎn)介　38
2.5.1　GKS的功能　39
2.5.2　GKS的基本概念　40
2.5.3　GKS圖形輸出原語(yǔ)　41
2.5.4　圖段　43
2.5.5　GKS圖形輸入設(shè)備　44
2.6　通用圖形軟件簡(jiǎn)介　46
2.6.1　通用圖形軟件的分類(lèi)　46
2.6.2　通用圖形軟件簡(jiǎn)介　47
習(xí)題　48

第3章　C語(yǔ)言圖形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　49
3.1　屏幕設(shè)置　49
3.1.1　屏幕顯示模式與坐標(biāo)系　49
3.1.2　圖形驅(qū)動(dòng)程序與圖形模式　50
3.1.3　圖形系統(tǒng)初始化和模式控制　52
3.1.4　圖形坐標(biāo)的設(shè)置　55
3.1.5　屏幕窗口操作　57
3.2　圖形顏色設(shè)置　59
3.2.1　顏色的設(shè)置　60
3.2.2　調(diào)色板　61
3.2.3　獲取顏色信息　63
3.3　線的特性設(shè)定和填充　65
3.3.1　線的特性設(shè)定　65
3.3.2　填充　67
3.4　圖形模式下文本處理　68
3.4.1　文本輸出函數(shù)　68
3.4.2　輸出文本的設(shè)置　70
3.5　圖形存取處理　73
3.5.1　檢測(cè)所需內(nèi)存　73
3.5.2　把圖形存入內(nèi)存　74
3.5.3　從內(nèi)存復(fù)制圖形到屏幕　74
3.6　常用畫(huà)圖函數(shù)簡(jiǎn)介　75
3.6.1　直線類(lèi)函數(shù)　75
3.6.2　多邊形類(lèi)函數(shù)　76
3.6.3　圓弧類(lèi)函數(shù)　76
3.6.4　填充類(lèi)函數(shù)　76
3.7　繪圖程序?qū)嵗?7
習(xí)題　85

第4章　二維圖形生成和變換技術(shù)　86
4.1　基本繪圖元素　87
4.1.1　點(diǎn)　87
4.1.2　直線　88
4.1.3　曲線　88
4.1.4　區(qū)域填充　89
4.2　直線段的生成　89
4.2.1　逐點(diǎn)比較法　90
4.2.2　數(shù)值微分法(DDA法)　92
4.2.3　Bresenham法　93
4.3　曲線的生成　95
4.3.1　圓弧的生成　95
4.3.2　規(guī)則曲線的生成　101
4.3.3　自由曲線的生成　105
4.4　區(qū)域填充　121
4.4.1　多邊形區(qū)域填充　121
4.4.2　邊填充　124
4.4.3　種子填充　124
4.5　二維圖形變換　126
4.5.1　二維圖形幾何變換的基本原理　127
4.5.2　幾何變換的矩陣表示形式　131
4.5.3　二維圖形齊次坐標(biāo)矩陣變換　135
4.5.4　組合變換　139
4.5.5　二維圖形變換程序設(shè)計(jì)　143
4.6　二維圖像裁剪　149
4.6.1　窗口區(qū)和視圖區(qū)　150
4.6.2　直線段裁剪　151
4.6.3　多邊形裁剪　156
4.6.4　其他類(lèi)型圖形裁剪　159
4.6.5　二維圖形裁剪程序設(shè)計(jì)　159
習(xí)題　162

第5章　三維圖形生成和變換技術(shù)　164
5.1　三維圖形的概念　164
5.2　自由曲面的生成　165
5.2.1　空間曲面的參數(shù)表示　165
5.2.2　Bezier(貝塞爾)曲面　166
5.2.3　B樣條曲面　171
5.2.4　Coons(孔斯)曲面　175
5.3　三維圖形變換　179
5.3.1　三維圖形幾何變換　180
5.3.2　三維圖形平行投影交換　189
5.3.3　三維圖形透視投影變換　202
5.4　三維圖形裁剪和消隱技術(shù)　208
5.4.1　三維圖形的裁剪　208
5.4.2　三維圖形消隱　210
習(xí)題　216

第6章　交互式繪圖技術(shù)　218
6.1　概述　218
6.2　交互式繪圖系統(tǒng)　219
6.2.1　交互式繪圖系統(tǒng)的組成　219
6.2.2　交互式繪圖系統(tǒng)的交互任務(wù)　220
6.2.3　交互式繪圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則　221
6.3　交互式繪圖的交互技術(shù)　223
6.3.1　構(gòu)圖技術(shù)　223
6.3.2　拾取技術(shù)　225
6.3.3　菜單技術(shù)　225
6.4　輸入控制方式　226
6.4.1　請(qǐng)示輸入方式　226
6.4.2　采樣輸入方式　226
6.4.3　事件輸入方式　227
6.5　交互式繪圖系統(tǒng)的構(gòu)造方法　227
6.5.1　界面布置　227
6.5.2　交互式工作方式　228
6.5.3　交互式用戶(hù)接口的實(shí)現(xiàn)　228
習(xí)題　234

第7章　真實(shí)感圖形生成技術(shù)　236
7.l　概述　236
7.2　簡(jiǎn)單光照模型　237
7.2.1　環(huán)境反射光　238
7.2.2　漫反射光　238
7.2.3　鏡面反射光　239
7.2.4　Phong光照模型　240
7.3　明暗處理方法　240
7.3.1　哥羅德(Gouraud)強(qiáng)度插值法　241
7.3.2　Phong(馮)法向插值方法　242
7.4　陰影生成方法　242
7.4.1　自身陰影生成方法　243
7.4.2　投射陰影生成方法　243
7.5　整體光照模型與光線跟蹤算法　244
7.5.1　透明性的簡(jiǎn)單模型　245
7.5.2　整體光照模型　245
7.5.3　光線跟蹤算法　246
7.6　紋理處理方法　247
7.6.1　紋理映射　247
7.6.2　擾動(dòng)映射　249
7.7　圖形顏色和顏色模型　250
7.7.1　顏色的性質(zhì)　250
7.7.2　CIE色度圖　252
7.7.3　顏色模型　255
習(xí)題　257

第8章　幾何造型簡(jiǎn)介　259
8.1　概述　259
8.2　幾何造型系統(tǒng)的三種模型　260
8.2.1　線框模型　260
8.2.2　表面模型　261
8.2.3　實(shí)體模型　263
8.3　實(shí)體模型的構(gòu)造　263
8.3.1　概述　263
8.3.2　邊界表示(B-rep)法　265
8.3.3　構(gòu)造實(shí)體幾何(CSG)法　267
8.3.4　掃描(Sweeping)法　270
8.3.5　分解表示(D-rep)法　271
習(xí)題　274

第9章　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)　275
9.l　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)概述　275
9.1.1　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)歷史與現(xiàn)狀　275
9.1.2　傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)　276
9.1.3　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的應(yīng)用　278
9.1.4　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用前景　278
9.2　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的分類(lèi)和原理　280
9.2.1　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的分類(lèi)　280
9.2.2　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)原理　283
9.3　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的生成方法　284
9.3.1　畫(huà)-擦-畫(huà)方法　285
9.3.2　異或運(yùn)算法　285
9.3.3　塊動(dòng)畫(huà)法　285
9.3.4　多頁(yè)面切換動(dòng)畫(huà)方法　286
9.3.5　圖形變換動(dòng)畫(huà)方法　286
9.3.6　逐幀動(dòng)畫(huà)法　286
9.3.7　函數(shù)式動(dòng)畫(huà)技術(shù)　287
習(xí)題　295

附錄A　標(biāo)準(zhǔn)顯示模式及擴(kuò)充VGA顯示模式　296
附錄B　TurboC2.0的圖形函數(shù)　298