《計算機圖形學應用基礎》是專門為計算機、機械、土木、建筑、數學等非圖形學專業本科生開設計算機圖形學課程而編寫的一本教材。與國內現有的大多數圖形學教材不同，《計算機圖形學應用基礎》力求以簡單通俗的方式介紹計算機圖形生成的基本概念、基本原理和基本技術。全書共分九章，包括圖形學基礎、物體的幾何表示、變換與裁剪、光柵轉化與消隱、真實感圖形、計算機動畫、科學計算可視化、虛擬現實、圖形軟件支撐平臺和常用軟件簡介等。《計算機圖形學應用基礎》的特點是內容系統，敘述簡明；跟蹤熱點，取材新穎；面向應用，拓展視野。為便于讀者學習，《計算機圖形學應用基礎》每章后都附有習題和參考文獻。《計算機圖形學應用基礎》所附光盤提供了36學時課件，并附有各種示范性實例和實現這些實例的源程序，以幫助讀者更好地理解和掌握書中內容。 《計算機圖形學應用基礎》可作為高等院校有關專業高年級學生和研究生的教學用書，對于廣大從事CAD&CG開發、應用的科技人員也有較大的參考價值。
本書是專門為計算機、機械、土木、建筑、數學等非圖形學專業本科生開設計算機圖形學課程而編寫的一本教材。全書共分九章，包括圖形學基礎、物體的幾何表示、變換與裁剪、光柵轉化與消隱、真實感圖形等。 本書可作為高等院校有關專業高年級學生和研究生的教學用書。
前言
第一章 緒論
1.1 計算機圖形學概述
1.1.1 影視特技
1.1.2 計算機游戲
1.1.3 計算機輔助設計和計算機輔助制造
1.1.4 科學計算可視化
1.1.5 圖形用戶界面
1.1.6 計算機藝術
1.1.7 移動圖形學
1.2 Windows環境下生成圖形的一個簡單例子
1.3 光柵圖形顯示的基本原理
1.3.1 光柵圖形顯示技術
1.3.2 簡單二維圖元的生成方法
1.4 RGB顏色系統
習題
參考文獻
第二章 物體的幾何表示
2.1 局部坐標系和世界坐標系
2.2 物體的多邊形表示
2.3 參數曲線曲面
2.3.1 物體參數表示的數學原理
2.3.2 參數曲線
2.3.3 參數曲線的剖分繪制算法
2.3.4 參數曲面
2.4 細分曲面
2.5 隱式曲面
2.6 物體的CSG樹表示
2.7 自然景物表示方法
2.8 小結
習題
參考文獻
第三章 變換與裁剪
3.1 二維變換
3.2 三維變換
3.2.1 場景坐標系和造型變換
3.2.2 視點坐標系和取景變換
3.2.3 投影坐標系和投影變換
3.2.4 規格化設備坐標系和設備變換
3.2.5 屏幕坐標系和視窗變換
3.3 裁剪
3.4 變換與裁剪的實例
3.5 小結
習題
參考文獻
第四章 光柵轉化與消隱
4.1 區域填充
4.2 多邊形的掃描轉換
4.2.1 多邊形掃描轉換中的連貫性
4.2.2 多邊形掃描轉換算法
4.3 隱藏面消除
4.3.1 z緩沖器消隱算法
4.3.2 畫家算法
4.4 小結
習題
參考文獻
第五章 真實感圖形
5.1 光照明模型
5.1.1 泛光模型
5.1.2 Lambert漫反射模型
5.1.3 Phong模型
5.1.4 Whitted整體光照明模型
5.1.5 光照明模型的進一步完善
5.2 多邊形物體的明暗處理
5.2.1 Gouraud明暗處理
5.2.2 Phong明暗處理
5.3 光線跟蹤算法
5.3.1 基本原理
5.3.2 光線跟蹤算法的偽語言描述
5.3.3 陰影計算
5.3.4 反走樣
5.3.5 加速技術
5.3.6 光線跟蹤實例程序
5.4 紋理映射
5.4.1 顏色紋理
5.4.2 幾何紋理
5.4.3 紋理反走樣
5.4.4 紋理映射實例程序
5.5 輻射度方法
5.5.1 輻射度方法簡介
5.5.2 輻射度方法實例程序
5.6 實時繪制技術
5.6.1 圖形繪制流水線與圖形API
5.6.2 常用的實時繪制技術
5.6.3 實時光線跟蹤
5.7 非真實感圖形繪制技術
5.7.1 素描
5.7.2 卡通繪制
5.7.3 美術繪制
習題
參考文獻
第六章 計算機動畫
6.1 計算機動畫簡介
6.2 低層動畫驅動技術
6.2.1 關鍵幀技術
6.2.2 樣條驅動動畫技術
6.2.3 物體旋轉的歐拉角表示和插值
6.3 Morphing和空間變形動畫技術
6.3.1 二維多邊形形狀漸變
6.3.2 二維圖像Motphing技術
6.3.3 三維Morphing技術
6.3.4 整體和局部變形方法
6.3.5 自由變形方法FFD
6.3.6 軸變形方法
6.3.7 元球的造型和動畫技術
6.4 過程動畫技術
6.4.1 粒子系統
6.4.2 群體動畫
6.4.3 布料動畫
6.4.4 臉部表情動畫
6.5 關節動畫
6.5.1 正運動學方法
6.5.2 逆運動學方法
6.5.3 動力學方法
6.5.4 運動捕獲和運動重現
6.6 運動模糊
6.7 動畫后期合成
6.8 虛擬演播室
6.9 計算機游戲
6.10 Flash動畫
習題
參考文獻
第七章 科學計算可視化
7.1 科學計算可視化概述
7.2 面繪制算法
7.2.1 數據集
7.2.2 Marching Cubes算法
7.2.3 算法存在問題及改進方法
7.3 直接體繪制方法
7.3.1 為什么需要進行直接體繪制
7.3.2 光線投射體繪制算法步驟
7.3.3 其他體繪制算法
7.4 實用可視化系統VTK簡介及實例程序
7.4.1 VTK簡介
7.4.2 體繪制實例程序
習題
參考文獻
第八章 虛擬現實
8.1 虛擬現實系統的特點及組成
8.2 立體視覺的生成與獲取
8.2.1 立體視覺產生的原因
8.2.2 立體圖像生成的照相機模型
8.2.3 立體視覺的捕獲
8.2.4 立體顯示對人體健康的影響
8.3 虛擬現實交互設備
8.3.1 三維定位跟蹤設備
8.3.2 手持式交互設備
8.3.3 數據手套
8.3.4 其他交互設備
8.3.5 交互設備的軟件支持
8.4 虛擬現實系統的分類
8.4.1 桌面型虛擬現實系統
8.4.2 基于HMD的虛擬現實系統
8.4.3 基于投影顯示的完全沉浸式或半沉浸式虛擬現實系統
8.4.4 遙在系統
8.5 增強現實技術
8.5.1 現實-虛擬連續流
8.5.2 增強現實系統
8.5.3 增強現實的應用領域
習題
參考文獻
第九章 圖形軟件支撐平臺和常用軟件簡介
9.1 常用圖形支撐軟件簡介
9.1.1 OpenGL簡介
9.1.2 DirectX簡介
9.1.3 基于場景圖的圖形開發工具
9.1.4 面向虛擬現實應用的圖形開發工具
9.2 網絡圖形開發
9.2.1 VRML與X3D簡介
9.2.2 Java 3D簡介
9.3 計算機三維動畫軟件3ds Max簡介
習題
參考文獻
第一章 緒論
1.1 計算機圖形學概述
計算機圖形學（computer graphics，CG）是一門研究如何利用計算機表示、生成、顯示和處理圖形的學科。圖形通常由點、線、面、體等幾何元素和顏色、紋理、線型、線寬等非幾何屬性描述。從生成技術上來看，圖形主要分為兩類：一類是基于線條信息表示的，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等；另一類是真實感圖形。要生成真實感圖形，首先必須建立畫面場景的幾何表示，再用某種光照模型，計算場景在假想光源、紋理、材質屬性下的光照明效果。計算機圖形學與計算機輔助幾何設計有著密切的關系。事實上，圖形學也把表示幾何場景的曲線曲面造型技術和實體造型技術作為其研究內容。同時，由于真實感圖形計算的結果是以數字圖像的方式提供的，因此計算機圖形學與圖像處理也有著密切的關系。圖形與圖像是密切相關但又不同的兩個概念。圖像純指計算機內以位圖形式表示的顏色和亮度信息，而圖形則由場景的幾何模型和物理屬性共同描述。
由于給人們提供了一種直觀的信息交流的工具，計算機圖形已被廣泛地用于各個不同的領域，如影視、游戲、工業設計、科學研究、藝術、醫學
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