计算机图形学(第二版) (2010 年度畅销榜NO.1766 )

本书是一本内容丰富、取材新颖的计算机图形学著作，并在其第一版的基础上进行了全面扩充，并增加了许多新的内容，覆盖了近年来计算机图形学的最新发展和成就。全书层次分明、重点突出，并附有大量的程序及插图，是一本难得的优秀教材。本书首先对计算机图形学进行综述，然后讲解了二维图形的对象表示、算法及应用，三维图形技术、建模和变换等等，还介绍了光照模型、颜色模型和动画技术。\r\n
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第1章 计算机图形学综述  \r\n\r\n 11 计算机辅助设计  \r\n\r\n 12 图示图形学  \r\n\r\n 13 计算机艺术  \r\n\r\n 14 娱乐  \r\n\r\n 15 教学与培训  \r\n\r\n 16 可视化  \r\n\r\n 17 图像处理  \r\n\r\n 18 图形用户界面 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第2章 图形系统综述  \r\n\r\n 21 视频显示设备  \r\n\r\n 211 刷新式CRT  \r\n\r\n 212 光栅扫描显示器  \r\n\r\n 213 随机扫描显示器  \r\n\r\n 214 彩色CRT监视器  \r\n\r\n 215 直视存储管  \r\n\r\n 216 平板显示器  \r\n\r\n 217 三维观察设备  \r\n\r\n 218 立体感和虚拟现实系统  \r\n\r\n 22 光栅扫描系统  \r\n\r\n 221 视频控制器   \r\n\r\n 222 光栅扫描显示处理器   \r\n\r\n 23 随机扫描系统  \r\n\r\n 24 图形监视器与工作站  \r\n\r\n 25 输入设备  \r\n\r\n 251 键盘   \r\n\r\n 252 鼠标   \r\n\r\n 253 跟踪球和空间球   \r\n\r\n 254 操纵杆   \r\n\r\n 255 数据手套   \r\n\r\n 256 数字化仪   \r\n\r\n 257 图像扫描仪   \r\n\r\n 258 触摸板   \r\n\r\n 259 光笔   \r\n\r\n 2510 声音系统   \r\n\r\n 26 硬拷贝设备  \r\n\r\n 27 图形软件  \r\n\r\n 271 坐标表示   \r\n\r\n 272 图形功能   \r\n\r\n 273 软件标准   \r\n\r\n 274 PHIGS工作站   \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第3章 输出图元  \r\n\r\n 31 点和线  \r\n\r\n 32 画线算法  \r\n\r\n 321 DDA算法  \r\n\r\n 322 Bresenham画线算法  \r\n\r\n 323 并行画线算法  \r\n\r\n 33 帧缓冲器的装载  \r\n\r\n 34 画线函数  \r\n\r\n 35 圆生成算法  \r\n\r\n \r\n\r\n 351 圆的特性  \r\n\r\n 352 中点圆算法  \r\n\r\n 36 椭圆生成算法  \r\n\r\n 361 椭圆的特征  \r\n\r\n 362 中点椭圆算法  \r\n\r\n 37 其他曲线  \r\n\r\n 371 圆锥曲线  \r\n\r\n 372 多项式和样条曲线  \r\n\r\n 38 并行曲线算法  \r\n\r\n 39 曲线函数  \r\n\r\n 310 像素编址和物体的几何表示  \r\n\r\n 3101 屏幕网格坐标  \r\n\r\n 3102 保留显示的物体的几何特性  \r\n\r\n 311填充区域图元  \r\n\r\n 3111 扫描线多边形填充算法  \r\n\r\n 3112 内-外测试  \r\n\r\n 3113 曲线边界区域的扫描线填充  \r\n\r\n 3114 边界填充算法  \r\n\r\n 3115 泛滥填充算法  \r\n\r\n 312 区域填充函数  \r\n\r\n 313 单元阵列  \r\n\r\n 314 字符生成  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第4章 输出图元的属性  \r\n\r\n  \r\n\r\n 41 线属性  \r\n\r\n 411 线型  \r\n\r\n 412 线宽  \r\n\r\n 413 画笔或笔刷的选择  \r\n\r\n 414 线颜色  \r\n\r\n 42 曲线属性  \r\n\r\n 43 颜色和亮度等级  \r\n\r\n 431 颜色表  \r\n\r\n 432 灰度等级  \r\n\r\n 44 区域填充属性  \r\n\r\n 441 填充模式  \r\n\r\n 442 图案填充  \r\n\r\n 443 软填充  \r\n\r\n 45 字符属性  \r\n\r\n 451 文本属性  \r\n\r\n 452 标记属性  \r\n\r\n 46 束属性  \r\n\r\n 461 线的束属性  \r\n\r\n 462 区域填充束属性  \r\n\r\n 463 文本的束属性  \r\n\r\n 464 标记的束属性  \r\n\r\n 47 查询函数  \r\n\r\n 48 反走样  \r\n\r\n 481 直线段的过取样  \r\n\r\n 482 加权的像素掩模  \r\n\r\n 483 直线段的区域取样  \r\n\r\n 484 过滤技术  \r\n\r\n 485 像素移相  \r\n\r\n 486 直线亮度差的校正  \r\n\r\n 487 对区域边界进行反走样  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第5章 二维几何变换  \r\n\r\n \r\n\r\n 5.1 基本变换  \r\n\r\n 5.1.1 平移  \r\n\r\n 5.1.2 旋转  \r\n\r\n 5.1.3 缩放  \r\n\r\n 5.2 矩阵表达式和齐次坐标  \r\n\r\n 5.3 复合变换  \r\n\r\n 5.3.1 平移  \r\n\r\n 5.3.2 旋转  \r\n\r\n 5.3.3 缩放  \r\n\r\n 5.3.4 通用基准点旋转  \r\n\r\n 5.3.5 通用固定点缩放  \r\n\r\n 5.3.6 通用定向缩放  \r\n\r\n 5.3.7 连接特性  \r\n\r\n 5.3.8 通用复合变换和计算效率  \r\n\r\n 5.4 其他变换  \r\n\r\n 5.4.1 反射  \r\n\r\n 5.4.2 错切  \r\n\r\n 5.5 坐标系间的变换  \r\n\r\n 5.6 仿射变换  \r\n\r\n 5.7 变换函数  \r\n\r\n 5.8 变换的光栅方法  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第6章 二维观察  \r\n\r\n \r\n\r\n 6.1 观察流程  \r\n\r\n 6.2 观察参照坐标系  \r\n\r\n 6.3 窗口到视口的坐标变换  \r\n\r\n 6.4 二维观察函数  \r\n\r\n 6.5 裁剪操作  \r\n\r\n 6.6 点的裁剪  \r\n\r\n 6.7 线段的裁剪  \r\n\r\n 6.7.1 CohenSutherland线段裁剪算法  \r\n\r\n 6.7.2 梁友栋Barsky线段裁剪算法  \r\n\r\n 6.7.3 NichollLeeNicholl线段裁剪算法  \r\n\r\n 6.7.4 非矩形裁剪窗口的线段裁剪  \r\n\r\n 6.7.5 划分凹多边形  \r\n\r\n 6.8 多边形的裁剪  \r\n\r\n 6.8.1 SutherlandHodgeman多边形裁剪  \r\n\r\n 6.8.2 WeilerAtherton算法  \r\n\r\n 6.8.3 其他多边形的裁剪算法  \r\n\r\n 6.9 曲线的裁剪  \r\n\r\n 6.10 文字的裁剪  \r\n\r\n 6.11 外部裁剪  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第7章 结构和层次建模  \r\n\r\n  \r\n\r\n \r\n\r\n 7.1 结构的概念  \r\n\r\n 7.1.1 基本结构函数  \r\n\r\n 7.1.2 设置结构属性  \r\n\r\n 7.2 编辑结构  \r\n\r\n 7.2.1 结构表和元素指针  \r\n\r\n 7.2.2 设置编辑模式  \r\n\r\n \r\n\r\n 7.2.3 插入结构元素  \r\n\r\n 7.2.4 替代结构元素  \r\n\r\n 7.2.5 删除结构元素  \r\n\r\n 7.2.6 标识结构元素  \r\n\r\n 7.2.7 从一个结构中将元素复制到另一个结构  \r\n\r\n 7.3 基本建模概念  \r\n\r\n 7.3.1 模型表示  \r\n\r\n 7.3.2 符号层次  \r\n\r\n 7.3.3 建模软件包  \r\n\r\n 7.4 使用结构来建立层次式模型  \r\n\r\n 7.4.1 局部坐标和建模变换  \r\n\r\n 7.4.2 模型变换  \r\n\r\n 7.4.3 结构层次  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n 第8章 图形用户界面和交互输入方法 \r\n\r\n 8.1 用户对话  \r\n\r\n 8.1.1 窗口和图符  \r\n\r\n 8.1.2 适应多种熟练程度的用户  \r\n\r\n 8.1.3 一致性  \r\n\r\n 8.1.4 减少记忆量  \r\n\r\n 8.1.5 回退和出错处理  \r\n\r\n 8.1.6 反馈  \r\n\r\n 8.2 图形数据的输入  \r\n\r\n 8.2.1 输入设备的逻辑分类  \r\n\r\n 8.2.2 定位设备  \r\n\r\n 8.2.3 笔划设备  \r\n\r\n 8.2.4 字符串设备  \r\n\r\n 8.2.5 定值设备  \r\n\r\n 8.2.6 选择设备  \r\n\r\n 8.2.7 拾取设备  \r\n\r\n 8.3 输入功能  \r\n\r\n 8.3.1 输入模式  \r\n\r\n 8.3.2 请求模式  \r\n\r\n 8.3.3 请求模式下的定位和笔划输入  \r\n\r\n 8.3.4 请求模式下的字符串输入  \r\n\r\n 8.3.5 请求模式下的定值输入  \r\n\r\n 8.3.6 请求模式下的选择输入  \r\n\r\n 8.3.7 请求模式下的拾取输入  \r\n\r\n 8.3.8 取样模式  \r\n\r\n 8.3.9 事件模式  \r\n\r\n 8.3.10 输入模式的并行使用  \r\n\r\n 8.4 输入设备参数的初值  \r\n\r\n 8.5 交互式构图技术  \r\n\r\n 8.5.1 基本的定位方法  \r\n\r\n 8.5.2 约束  \r\n\r\n 8.5.3 网格  \r\n\r\n 8.5.4 引力场  \r\n\r\n 8.5.5 橡皮条方法  \r\n\r\n 8.5.6 拖曳  \r\n\r\n 8.5.7 着色和绘图  \r\n\r\n 8.6 虚拟现实环境  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第9章 三维概念  \r\n\r\n 9.1 三维显示方法  \r\n\r\n 9.1.1 平行投影  \r\n\r\n 9.1.2 透视投影  \r\n\r\n 9.1.3 深度提示  \r\n\r\n 9.1.4 可见线面的标识  \r\n\r\n 9.1.5 表面绘制  \r\n\r\n 9.1.6 分解图和剖面图  \r\n\r\n 9.1.7 三维和立体视图  \r\n\r\n 9.2 三维图形软件包 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第10章 三维物体的表示  \r\n\r\n \r\n\r\n 10.1 多边形表面  \r\n\r\n 10.1.1 多边形表  \r\n\r\n 10.1.2 平面方程  \r\n\r\n 10.1.3 多边形网格  \r\n\r\n 10.2 曲线和曲面  \r\n\r\n 10.3 二次曲面  \r\n\r\n 10.3.1 球面  \r\n\r\n 10.3.2 椭球面  \r\n\r\n 10.3.3 环面  \r\n\r\n 10.4 超二次曲面  \r\n\r\n 10.4.1 超椭圆  \r\n\r\n 10.4.2 超椭球面  \r\n\r\n 10.5 柔性物体  \r\n\r\n 10.6 样条表示  \r\n\r\n 10.6.1 插值和逼近样条  \r\n\r\n 10.6.2 参数连续性条件  \r\n\r\n 10.6.3 几何连续性条件  \r\n\r\n 10.6.4 样条描述  \r\n\r\n 10.7 三次样条插值方法  \r\n\r\n 10.7.1 自然三次样条  \r\n\r\n 10.7.2 Hermite插值  \r\n\r\n 10.7.3 Cardinal样条  \r\n\r\n 10.7.4 KochanekBartels样条  \r\n\r\n 10.8 Bézier曲线和曲面  \r\n\r\n 10.8.1 Bézier曲线  \r\n\r\n 10.8.2 Bézier曲线的特性  \r\n\r\n 10.8.3 使用Bézier曲线的设计技术  \r\n\r\n 10.8.4 三次 Bézier曲线  \r\n\r\n 10.8.5 Bézier曲面  \r\n\r\n 10.9 B样条曲线和曲面  \r\n\r\n 10.9.1 B样条曲线  \r\n\r\n 10.9.2 均匀的周期性B样条曲线  \r\n\r\n 10.9.3 三次周期性B样条曲线  \r\n\r\n 10.9.4 开放均匀的B样条曲线  \r\n\r\n 10.9.5 非均匀B样条曲线  \r\n\r\n 10.9.6 B样条曲面  \r\n\r\n 10.10 beta样条  \r\n\r\n 10.10.1 beta样条连续性条件  \r\n\r\n 10.10.2 三次周期性beta样条曲线的矩阵表示  \r\n\r\n  \r\n\r\n 10.11 有理样条  \r\n\r\n 10.12 两种样条表达式间的转换  \r\n\r\n 10.13 样条曲线和曲面的显示  \r\n\r\n 10.13.1 Horner规则  \r\n\r\n 10.13.2 向前差分计算  \r\n\r\n 10.13.3 细分方法  \r\n\r\n 10.14 扫描表示  \r\n\r\n 10.15 结构实体几何法  \r\n\r\n 10.16 八叉树  \r\n\r\n 10.17 BSP树  \r\n\r\n 10.18 分形几何方法  \r\n\r\n 10.18.1 分形生成过程  \r\n\r\n 10.18.2 分形分类  \r\n\r\n 10.18.3 分形的维数  \r\n\r\n 10.18.4 确定性自相似分形几何构造  \r\n\r\n 10.18.5 统计自相似分形的几何构造  \r\n\r\n 10.18.6 仿射分形构造方法  \r\n\r\n 10.18.7 随机中点位移方法  \r\n\r\n 10.18.8 地面图控制  \r\n\r\n 10.18.9 自平方分形  \r\n\r\n 10.18.10?自逆分形  \r\n\r\n 10.19 形状语法和其他过程性方法  \r\n\r\n 10.20 微粒系统  \r\n\r\n 10.21 基于物理的建模  \r\n\r\n 10.22 数据集的可视化  \r\n\r\n 10.22.1 标量场的可视化表示  \r\n\r\n 10.22.2 向量场的可视表示  \r\n\r\n 10.22.3 张量场的可视表示  \r\n\r\n 10.22.4 多变量数据场的可视表示  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n 第11章 三维几何和建模变换  \r\n\r\n \r\n\r\n 11.1 平移  \r\n\r\n 11.2 旋转  \r\n\r\n 1121 坐标轴旋转  \r\n\r\n 1122 一般三维旋转  \r\n\r\n 1123 四元数旋转  \r\n\r\n 11.3 缩放  \r\n\r\n 11.4 其他变换  \r\n\r\n 1141 反射  \r\n\r\n 1142 错切  \r\n\r\n 11.5 复合变换  \r\n\r\n 11.6 三维变换函数  \r\n\r\n 11.7 建模变换和坐标变换  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第12章 三维观察  \r\n\r\n 12.1 观察流水线  \r\n\r\n 12.2 观察坐标  \r\n\r\n 1221 指定观察平面  \r\n\r\n 1222 从世界坐标到观察坐标的变换  \r\n\r\n 12.3 投影  \r\n\r\n 1231 平行投影  \r\n\r\n 1232 透视投影  \r\n\r\n 12.4 观察体和一般投影变换  \r\n\r\n 1241 一般平行投影变换  \r\n\r\n 1242 一般透视投影变换  \r\n\r\n 12.5 裁剪  \r\n\r\n 1251 规范化观察体  \r\n\r\n 1252 视口裁剪  \r\n\r\n 1253 齐次坐标裁剪  \r\n\r\n 12.6 硬件实现  \r\n\r\n 12.7 三维观察函数  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第13章 可见面判别算法  \r\n\r\n  \r\n\r\n \r\n\r\n 13.1 可见面判别算法的分类  \r\n\r\n 13.2 后向面判别  \r\n\r\n 13.3 深度缓冲器算法  \r\n\r\n 13.4 A缓冲器算法  \r\n\r\n 13.5 扫描线算法  \r\n\r\n 13.6 深度排序算法  \r\n\r\n 13.7 BSP树算法  \r\n\r\n 13.8 区域细分算法  \r\n\r\n 13.9 八叉树算法  \r\n\r\n 13.10光线投射算法  \r\n\r\n 13.11 曲面  \r\n\r\n 13.11.1 曲面表示  \r\n\r\n 13.11.2 曲面的层位线显示  \r\n\r\n 13.12 线框算法  \r\n\r\n 13.13 可见性判别函数  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第14章 光照模型与面绘制算法  \r\n\r\n \r\n\r\n 14.1 光源  \r\n\r\n 14.2 基本光照模型  \r\n\r\n 14.2.1 环境光  \r\n\r\n 14.2.2 漫反射  \r\n\r\n 14.2.3 镜面反射和Phong模型  \r\n\r\n 14.2.4 多光源漫反射和镜面反射的合并  \r\n\r\n 14.2.5 Warn模型  \r\n\r\n 14.2.6 强度衰减  \r\n\r\n 14.2.7 颜色  \r\n\r\n 14.2.8 透明度  \r\n\r\n 14.2.9 阴影  \r\n\r\n \r\n\r\n 14.3 光强度显示  \r\n\r\n 14.3.1 分配强度等级  \r\n\r\n 14.3.2 gamma校正与视频查找表  \r\n\r\n 14.3.3 显示连续色调的图像  \r\n\r\n 14.4 半色调模式和抖动技术  \r\n\r\n 14.4.1 半色调近似  \r\n\r\n 14.4.2 抖动技术  \r\n\r\n 14.5 多边形绘制算法  \r\n\r\n 14.5.1 恒定光强度的明暗处理  \r\n\r\n 14.5.2 Gouraud明暗处理  \r\n\r\n 14.5.3 Phong明暗处理  \r\n\r\n 14.5.4 快速Phong明暗处理  \r\n\r\n 14.6 光线跟踪算法  \r\n\r\n 14.6.1 基本光线跟踪算法  \r\n\r\n 14.6.2 光线与物体表面的求交计算  \r\n\r\n 14.6.3 减少物体求交的计算量  \r\n\r\n 14.6.4 空间分割方法  \r\n\r\n 14.6.5 光线跟踪反走样  \r\n\r\n 14.6.6 分布式光线跟踪  \r\n\r\n 14.7 辐射度光照模型  \r\n\r\n 14.7.1 基本辐射度模型  \r\n\r\n 14.7.2 逐步求精的辐射度方法  \r\n\r\n 14.8 环境映射  \r\n\r\n 14.9 添加表面细节  \r\n\r\n 14.9.1 用多边形模拟表面细节  \r\n\r\n 14.9.2 纹理映射  \r\n\r\n 14.9.3 过程式纹理映射方法  \r\n\r\n 14.9.4 凹凸映射  \r\n\r\n 14.9.5 帧映射  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第15章 颜色模型和颜色应用  \r\n\r\n \r\n\r\n 15.1 光的特性  \r\n\r\n 15.2 标准基色和色彩图  \r\n\r\n 15.2.1 XYZ颜色模型  \r\n\r\n 15.2.2 CIE色度图  \r\n\r\n 15.3 直观的颜色概念  \r\n\r\n 15.4 RGB颜色模型  \r\n\r\n 15.5 YIQ颜色模型  \r\n\r\n 15.6 CMY颜色模型  \r\n\r\n 15.7 HSV颜色模型  \r\n\r\n 15.8 HSV和RGB模型之间的转换  \r\n\r\n 15.9 HLS颜色模型  \r\n\r\n 15.10 颜色选择及其应用  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n 第16章 计算机动画  \r\n\r\n \r\n\r\n 16.1 动画序列的设计  \r\n\r\n 16.2 通用计算机动画功能  \r\n\r\n 16.3 光栅动画  \r\n\r\n 16.4 计算机动画语言  \r\n\r\n 16.5 关键帧系统  \r\n\r\n 16.5.1 变形  \r\n\r\n 16.5.2 模拟加速度  \r\n\r\n 16.6 运动的描述  \r\n\r\n 16.6.1 直接运动描述  \r\n\r\n 16.6.2 目标导向系统  \r\n\r\n 16.6.3 运动学和动力学  \r\n\r\n 小结  \r\n\r\n 参考文献  \r\n\r\n 练习题 \r\n\r\n \r\n\r\n 附录A 计算机图形学的数学基础 \r\n\r\n  \r\n\r\n A.1 坐标参照系  \r\n\r\n \r\n\r\n A.1.1 二维笛卡儿参照系  \r\n\r\n A.1.2 xy平面的极坐标  \r\n\r\n \r\n\r\n A.1.3 三维笛卡儿参照系  \r\n\r\n A.1.4 三维曲线坐标系  \r\n\r\n \r\n\r\n A.1.5 立体角  \r\n\r\n A.2 点与向量  \r\n\r\n \r\n\r\n A.2.1 向量加与定比例乘  \r\n\r\n A.2.2 两向量的标量积  \r\n\r\n \r\n\r\n A.2.3 两向量的向量积  \r\n\r\n A.3 基向量和度量张量  \r\n\r\n \r\n\r\n A.3.1 正交基  \r\n\r\n A.3.2 度量张量  \r\n\r\n \r\n\r\n A.4 矩阵  \r\n\r\n A.4.1 标量乘法与矩阵加法  \r\n\r\n \r\n\r\n A.4.2 矩阵乘法  \r\n\r\n A.4.3 矩阵转置  \r\n\r\n \r\n\r\n A.4.4 矩阵的秩  \r\n\r\n A.4.5 矩阵的逆  \r\n\r\n \r\n\r\n A.5 复数  \r\n\r\n A.6 四元数  \r\n\r\n \r\n\r\n A.7 非参数表示  \r\n\r\n A.8 参数表示  \r\n\r\n \r\n\r\n A.9 数值方法  \r\n\r\n A.9.1 求解线性方程组  \r\n\r\n \r\n\r\n A.9.2 非线性方程的求根  \r\n\r\n A.9.3 积分估值  \r\n\r\n \r\n\r\n A.9.4 为数据集拟合曲线 \r\n
\r\n

近30多年来, 交互式计算机图形学有了引人瞩目的发展, 它已广泛应用于计算机辅助设计. 电视广告. 动画和仿真. 科学计算. 事务管理等许多领域并发挥重要作用. 可以说已经没有哪个领域未从计算机图形学的发展和应用中获得巨大好处. 为了适应计算机图形学的发展并促进其应用, 几乎所有高等学校均已开设了计算机图形学课程. 人们都希望有更新. 更好的计算机图形学教材. 在这种情况下, 我们把本书介绍给国内读者, 希望能对计算机图形学的教学. 研究与应用起到一定作用. 本书内容丰富, 层次分明, 附有大量程序及插图, 可以作为本科生. 研究生的教材, 也可以作为计算机图形学工作者的参考书.

本书第1. 8. 15. 16章由蔡士杰翻译, 第2章及附录由吴春容翻译, 第3. 4. 5章由孙正兴翻译, 第6. 7章由黄豫清翻译, 第9. 10. 11. 12章由周群翻译, 第13. 14章由汪灏泓翻译. 全书由蔡士杰审校. 修改并定稿. 计算机图形学的发展太快, 我们根据自己的理解翻译了本书, 由于业务水平和翻译经验的局限, 难免有错误和不妥之处. 敬请读者提出批评意见.

计算机图形学是一个最令人兴奋的且发展最快的计算机领域. 自从本书第一版发行以来, 计算机图形学已成为用户界面. 数据可视化. 电视广告. 动画和许许多多其他应用中的公共成分. 现在已经开发了许多硬件设备和算法来改善生成图片的效率. 真实感和速度. 当前, 计算机图形学的趋势是将更多的物理原理结合进三维图形算法中, 更好地模拟物体和照明环境之间的复杂交互.

软件标准

自从第一个图形软件包--图形核心系统(GKS)得到国际标准化组织(ISO)和美国国家标准化组织(ANSI)承认后, 图形软件标准得到了有效的发展. 程序员级的分层结构交互图形系统(PHIGS)现在也已经既是ANSI又是ISO的标准. PHIGS以及扩充的PHIGS+软件包同样也得到了广泛的使用. 此外, 还出现了一些流行于工业界的软件包, 包括SGI的GL(图形库). OpenGL. 用于页面描述的Pixar RenderMan界面. PostScript界面以及各种绘画和设计系统.

新内容

由于计算机图形学领域内出现的巨大变化, 我们决定完全改写本书, 并发行第二版. 我们只保留第一版的一般结构, 而对其所有内容扩充了有关当前技术的讨论, 并增加了许多新知识. 扩充较多的内容有反走样. 分数维和其他对象表示方法. 光线追踪. 样条曲线和曲面. 光照模型. 表面绘制方法和计算机动画. 增加的内容有虚拟现实. 图形算法的并行实现. 超二次曲面. BSP树. 形状语法. 微粒系统. 物理建模. 科学可视化. 商用可视化. 图形算法的四元法. 分布式光线跟踪. 快速Phong明暗方法. 辐射度. 凹凸映射. 变形和用于图形应用中的多种数学方法. 本书第二版可作为没有计算机图形学背景的学生的教科书和图形学专业人员的参考书. 我们的侧重点是对设计. 使用和理解计算机图形系统所需的基本理论. 本书既讨论了图形系统的硬件. 软件部分, 又讨论了计算机图形学的应用. 还包括了应用C语言演示图形算法的实现等例子. 我们还探讨了PHIGS. PHIGS+. GKS和其他图形库的特点, 同时使用PHIGS和PHIGS+函数的C程序来给出算法实现和图形应用.



所需背景

我们不要求读者先熟悉计算机图形学, 但要求读者具有程序设计和基本的数据结构方面的一些知识. 计算机图形学算法中用到了许多数学方法, 这些方法在附录中有较深入的讨论. 附录中的数学内容有关于解析几何. 线性代数. 向量和张量分析. 复数. 四元数和数值分析方面的技术. 如何将本书作为教材使用本书第二版中的素材源自我们多年来几门课程的讲稿, 包括计算机图形学引论. 高级计算机图形学. 科学计算可视化和计算机图形学项目课程. 对于一学期的课程, 可选择二维方法或二维和三维混合的方法进行教学, 并按课程的特定要求进行选择. 对两学期的课程, 则在第一学期选择基本图形概念和方法, 而在第二学期选择覆盖高级三维方法和算法. 对于自学的读者, 前面一些章节用来理解图形概念, 然后再根据读者的兴趣选择后面的某些章节. 

对于本科生, 从第2章到第8章的基本内容加上第9章对三维概念和方法的介绍, 组成了二维图形引论课程. 再从后面几章中选择以下内容作为补充材料, 如颜色模型. 动画. 样条曲线或二维分数维表示. 对于研究生或高年级本科生课程, 前半学期学习二维概念和方法, 后半学期学习三维建模. 观察和绘制等内容. 高级课程则覆盖对象表示. 表面绘制和计算机动画. 

第1章给出了计算机图形学综述, 阐述了应用领域间的差异. 在第2章介绍了图形系统的硬件和软件的组成以后, 第3. 4章给出了二维图形对象的表示和显示的基本算法. 这两章考察了生成基本图形成分的方法和调整大小. 颜色和其他属性的技术. 其中为学生介绍了实现图形子程序所必需的程序设计技术. 第5. 6章讨论了二维几何变换和观察算法. 第7章给出了二维图形的建模和将其组织成独立结构的方法. 在第8章中, 我们给出了用户界面和各种应用, 包括虚拟现实系统中的图形方法. 三维技术在第9章介绍. 然后我们在第10章讨论三维物体按其特性而采用的不同的图形表示方法. 第11章给出了三维建模和几何变换方法. 获得三维场景视图的方法在第12章中详细讨论. 识别场景中可见面的各种算法在第13章中讨论. 第14章介绍了光照模型和表面绘制方法. 颜色模型和方法在第15章中讨论, 而动画技术则在第16章中介绍.

无封面