3D計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

前言
教學(xué)建議
第1章計(jì)算機(jī)圖形學(xué)
　1?1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)概述
　1?2計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷史
　1?3計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域
　　1?3?1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD/CAM)
　　1?3?2科學(xué)計(jì)算可視化
　　1?3?3圖形化的用戶界面
　　1?3?4電腦游戲
　　1?3?5動(dòng)畫(huà)特效
　　1?3?6地理信息系統(tǒng)
　　1?3?7虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)
　　1?3?8計(jì)算機(jī)藝術(shù)
　1?4計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備與圖形系統(tǒng)
　　1?4?1計(jì)算機(jī)圖形設(shè)備
　　1?4?2計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)
　1?5計(jì)算機(jī)圖形的最新發(fā)展動(dòng)向
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第2章基本圖形生成算法
　2?1圖形光柵化的原理
　2?2直線的光柵化算法
　　2?2?1逐點(diǎn)比較法
　　2?2?2數(shù)值微分法
　　2?2?3中點(diǎn)Bresenham算法
　2?3圓的光柵化算法
　　2?3?1簡(jiǎn)單方程法產(chǎn)生圓弧
　　2?3?2Bresenham算法產(chǎn)生圓弧
　2?4其他圖形的光柵化算法
　2?5基本圖元的代碼實(shí)現(xiàn)
　　2?5?1基本圖元的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)
　　2?5?2基本圖元的MFC實(shí)現(xiàn)
　2?6多邊形填充
　2?7寬圖元
　　2?7?1復(fù)制像素畫(huà)寬圖元
　　2?7?2移動(dòng)畫(huà)筆畫(huà)寬圖元
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第3章3D圖形中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
　3?1坐標(biāo)系
　3?2向量
　　3?2?1向量的基本概念
　　3?2?2向量的基本運(yùn)算
　　3?2?3向量的代碼實(shí)現(xiàn)
　3?3矩陣
　　3?3?1矩陣的基本概念
　　3?3?2矩陣的基本運(yùn)算
　　3?3?3Direct3D中的矩陣
　3?4空間幾何的運(yùn)算
　　3?4?1幾何形體的表達(dá)
　　3?4?2幾何體之間的空間關(guān)系
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第4章圖形變換
　4?1二維及三維圖形幾何變換
　　4?1?1二維圖形幾何變換
　　4?1?2三維圖形幾何變換
　4?2投影與投影變換
　　4?2?1平行投影
　　4?2?2透視投影
　4?3圖形變換的實(shí)現(xiàn)
　　4?3?1Direct3D中的矩陣
　　4?3?2Direct3D中的矩陣變換
　4?4編程實(shí)例
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第5章三維場(chǎng)景繪制基礎(chǔ)
　5?1三維場(chǎng)景繪制流水線
　　5?1?1世界變換
　　5?1?2觀察空間變換
　　5?1?3背面揀選
　　5?1?4光照
　　5?1?5裁剪
　　5?1?6投影
　　5?1?7視口變換
　　5?1?8光柵化
　5?2Direct3D的繪制流程
　　5?2?1創(chuàng)建場(chǎng)景
　　5?2?2繪制場(chǎng)景
　　5?2?3Direct3D繪制流水線
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第6章真實(shí)感圖形光照處理
　6?13D圖形的顏色原理
　　6?1?1顏色的光學(xué)性質(zhì)
　　6?1?2CIE色度圖
　　6?1?3顏色空間模型
　6?2光照明模型
　　6?2?1簡(jiǎn)單光照明模型
　　6?2?2基于簡(jiǎn)單光照明模型的多邊形繪制
　　6?2?3整體光照明模型和光線跟蹤算法
　6?3光照的Direct3D編程實(shí)現(xiàn)
　　6?3?1Direct3D顏色定義
　　6?3?2光源
　　6?3?3材
　　6?3?4Direct3D頂點(diǎn)顏色
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第7章紋理映射技術(shù)
　7?1紋理映射的基本原理
　　7?1?1紋理的基本概念
　　7?1?2紋理映射的概念
　　7?1?3紋理映射中的幾何關(guān)系
　7?2紋理映射的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
　　7?2?1紋理映射的OpenGL實(shí)現(xiàn)
　　7?2?2紋理映射的Direct3D實(shí)現(xiàn)
　7?3高級(jí)紋理映射技術(shù)
　　7?3?1紋理的優(yōu)化處理技術(shù)
　　7?3?2多重紋理映射
　　7?3?3凹凸紋理
　　7?3?4環(huán)境映射技術(shù)
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第8章場(chǎng)景組織與管理技術(shù)
　8?13D場(chǎng)景組織方式
　　8?1?1場(chǎng)景圖
　　8?1?2基于繪制狀態(tài)的場(chǎng)景管理
　8?2優(yōu)化場(chǎng)景繪制的幾何剖分技術(shù)
　　8?2?1四叉樹(shù)
　　8?2?2八叉樹(shù)
　　8?2?3BSP樹(shù)
　8?3三維場(chǎng)景的快速可見(jiàn)性判斷
　　8?3?1入口技術(shù)
　　8?3?2遮擋剔除
　　8?3?3潛在可見(jiàn)集方法
　8?4LOD加速繪制技術(shù)
　　8?4?1LOD技術(shù)分類
　　8?4?2LOD的主要簡(jiǎn)化方法分類
　　8?4?3典型LOD的簡(jiǎn)化方法
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第9章游戲特效繪制技術(shù)
　9?1廣告牌技術(shù)
　9?2粒子系統(tǒng)技術(shù)
　　9?2?1粒子的屬性
　　9?2?2粒子系統(tǒng)的創(chuàng)建
　9?3精靈動(dòng)畫(huà)技術(shù)
　9?5煙、霧、火特效技術(shù)
　　9?5?1粒子系統(tǒng)
　　9?5?2分形幾何
　　9?5?3過(guò)程紋理
　　9?5?4細(xì)胞自動(dòng)機(jī)
　　9?5?5基于物理的方法
　9?6眩光特效技術(shù)
　　9?6?1太陽(yáng)及鏡頭光暈的繪制
　　9?6?2光暈淡入淡出效果
　　9?6?3可見(jiàn)性判斷
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第10章地形繪制技術(shù)
　10?1地形繪制的基本理論
　　10?1?1地形生成
　　10?1?2地表紋理
　　10?1?3地形光照
　　10?1?4地形的霧化效果
　10?2簡(jiǎn)單地形的繪制方法
　　10?2?1生成地形高度數(shù)據(jù)
　　10?2?2創(chuàng)建地形網(wǎng)格
　　10?2?3添加紋理
　　10?2?4計(jì)算陰影
　　10?2?5添加霧化效果
　10?3高級(jí)地形繪制技術(shù)
　　10?3?1地形LOD技術(shù)簡(jiǎn)介
　　10?3?2基于GeoMipmapping的地形LOD技術(shù)
　　本章小結(jié)
　習(xí)題
第11章陰影繪制技術(shù)
　11?1陰影的基本原理
　11?2平面陰影技術(shù)
　　11?2?1投影矩陣
　　11?2?2模板緩存
　　11?2?3繪制過(guò)程
　11?3復(fù)雜陰影實(shí)現(xiàn)技術(shù)
　　11?3?1陰影圖算法
　　11?3?2陰影體算法
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第12章碰撞檢測(cè)技術(shù)
　12?1碰撞檢測(cè)的基本原理
　　12?1?1概念
　　12?1?2碰撞檢測(cè)問(wèn)題描述
　　12?1?3碰撞檢測(cè)算法分類
　12?2高級(jí)碰撞檢測(cè)技術(shù)
　　12?2?1基于圖像空間的碰撞檢測(cè)算法
　　12?2?2基于一般表示模型的碰撞檢測(cè)算法
　　12?2?3面向可變形體的碰撞檢測(cè)算法
　12?3基本碰撞檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)
　　12?3?1使用邊界框測(cè)試碰撞
　　12?3?2使用邊界球測(cè)試碰撞
　12?4示例程序
　　12?4?1邊界框碰撞
　　12?4?2邊界球碰撞
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第13章計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)
　13?1計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)概述
　13?2計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫(huà)過(guò)程
　13?3關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)
　13?4過(guò)程動(dòng)畫(huà)
　　13?4?1三維紋理映射與過(guò)程紋理
　　13?4?2L系統(tǒng)
　　13?4?3傅里葉合成技術(shù)
　13?5變形動(dòng)畫(huà)
　13?6基于物理模型的動(dòng)畫(huà)
　　13?6?1剛體動(dòng)力學(xué)模擬
　　13?6?2彈性變形體模擬
　　13?6?3流體模擬
　13?7人體和關(guān)節(jié)動(dòng)畫(huà)
　　13?7?1人體骨架模型
　　13?7?2運(yùn)動(dòng)學(xué)方法
　　13?7?3動(dòng)力學(xué)方法
　　13?7?4基于運(yùn)動(dòng)捕獲的方法
　本章小結(jié)
　習(xí)題
第14章GPU硬件加速技術(shù)
　14?1GPU硬件加速的原理
　14?2GPU與CPU比較
　14?3HLSL著色器
　　14?3?1HLSL簡(jiǎn)介
　　14?3?2HLSL的數(shù)據(jù)類型
　　14?3?3編寫(xiě)HLSL著色器代碼
　　14?3?4在Direct3D程序中加載
　　14?3?5HLSL的Effect框架
　　14?3?6基于HLSL的光照效果程序
　14?4GLSL著色器
　　14?4?1GLSL數(shù)據(jù)類型
　　14?4?2GLSL的輸入輸出
　　14?4?3頂點(diǎn)著色器與片段著色器操作
　　14?4?4GLSL光照示例程序
　本章小結(jié)
　習(xí)題
附錄A圖形開(kāi)發(fā)庫(kù)Direct3D編程入門
附錄BOpenGL簡(jiǎn)介
參考文獻(xiàn)