計算機(jī)圖形學(xué)

內(nèi)容概要

本書主要介紹計算機(jī)圖形學(xué)原理而不討論實現(xiàn)這些原理的算法和數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)，重點(diǎn)在于講述如何采用圖形API OpenGL的編程技術(shù)來解決實際問題。作者以描述性和面向過程的方式闡述了計算機(jī)圖形學(xué)中的重要主題，使得計算機(jī)科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的早期便能接觸并理解這些主題；同時使用OpenGL來說明計算機(jī)圖形學(xué)的基本概念，使學(xué)生可以繞過圖形學(xué)算法和數(shù)學(xué)細(xì)節(jié)，快速生成有意義的可交互且動態(tài)的三維圖形，創(chuàng)建有效的視覺交流。    本書注重計算機(jī)圖形學(xué)精髓的理解和圖形編程技術(shù)的掌握，非常適合作為高等院校計算機(jī)及相關(guān)專業(yè)計算機(jī)圖形學(xué)課程的教材，同時也適合作為具有熟練編程經(jīng)驗的其他專業(yè)學(xué)生和專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)圖形學(xué)及圖形編程的自學(xué)教材。

作者簡介

Steve Cunningham美國加州大學(xué)斯坦尼斯洛斯分校計算機(jī)系資深教授，長期從事計算機(jī)圖形學(xué)教學(xué)和研究工作。他對計算機(jī)圖形學(xué)理論和OperIGL編程均有很深的造詣，曾經(jīng)擔(dān)任ACM SIGGRAPH學(xué)會的主席和Eurographics學(xué)會教育委員會的主任，多次組織計算機(jī)圖形學(xué)和可視化教學(xué)研討會

書籍目錄

出版者的話譯者序前言第0章  導(dǎo)論        　0.1  視覺交流與計算機(jī)圖形學(xué)        　0.2  視覺交流的基本概念        　　0.2.1  使用合適的信息表示方式        　　0.2.2  圖像應(yīng)突出重點(diǎn)        　　0.2.3  使用合適的信息展示級別        　　0.2.4  采用合適的信息格式        　　0.2.5  注意圖像顯示的準(zhǔn)確性        　　0.2.6  理解并尊重觀眾的文化背景        　　0.2.7  使交互成為用戶熟悉的高效操作        　0.3  三維幾何和幾何流水線        　　0.3.1  場景與視圖        　　0.3.2  三維模型坐標(biāo)系        　　0.3.3  三維世界坐標(biāo)系        　　0.3.4  三維眼坐標(biāo)系        　　0.3.5  投影        　　0.3.6  裁剪        　　0.3.7  選擇透視投影或正交投影        　　0.3.8  二維眼坐標(biāo)        　　0.3.9  二維屏幕坐標(biāo)        　0.4  外觀屬性        　　0.4.1  顏色        　　0.4.2  紋理        　　0.4.3  深度緩存        　0.5  觀察過程        　0.6  圖形卡        　0.7  一個簡單的OpenGL程序        　　0.7.1  OpenGL程序main()函數(shù)結(jié)構(gòu)        　　0.7.2  模型空間        　　0.7.3  模型變換        　　0.7.4  三維世界空間        　　0.7.5  視圖變換        　　0.7.6  三維眼空間        　　0.7.7  投影操作        　　0.7.8  二維眼空間        　　0.7.9  二維屏幕空間        　　0.7.10  科學(xué)問題編程        　　0.7.11  外觀屬性        　　0.7.12  從另一角度分析程序        　0.8  OpenGL擴(kuò)展        　0.9  小結(jié)        　0.10  本章的OpenGL術(shù)語表        　0.11  思考題        　0.12  練習(xí)題        　0.13  實驗題        第1章  視圖變換和投影        　1.1  簡介        　1.2  視圖變換的基本模型        　1.3  定義        　　1.3.1  建立視圖環(huán)境        　　1.3.2  定義投影        　　1.3.3  視域體        　　1.3.4  正交投影        　　1.3.5  透視投影        　　　　1.3.6  透視投影的計算        　　1.3.7  視域體裁剪        　　1.3.8  定義窗口和視口        　1.4  管理視圖的其他方面        　　1.4.1  隱藏面        　　1.4.2    雙緩存        　1.5  立體視圖        　1.6  視圖變換與視覺交流        　1.7  在OpenGL中實現(xiàn)視圖變換和投影        　　1.7.1  定義窗口和視口        　　1.7.2  改變窗口的形狀        　　1.7.3  設(shè)置視圖變換的環(huán)境        　　1.7.4  定義透視投影        　　1.7.5  定義正交投影        　　1.7.6  隱藏面的處理        　　1.7.7  設(shè)置雙緩存        　1.8  實現(xiàn)立體視圖        　1.9  小結(jié)        　1.10  本章的OpenGL術(shù)語表        　1.11  思考題        　1.12  練習(xí)題        　1.13  實驗題        第2章  建模原理第3章  在OpenGL中實現(xiàn)建模第4章  建模的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)第5章  顏色及其混合第6章  光照處理和著色處理第7章  事件和交互式編程第8章  紋理映射第9章  圖形在科學(xué)計算領(lǐng)域中的應(yīng)用第10章  繪制與繪制流水線第11章  動力學(xué)和動畫第12章  高性能圖形技術(shù)第13章  插值與樣條建模第14章  非多邊形圖形技術(shù)第15章  硬拷貝參考文獻(xiàn)和資源附錄索引

章節(jié)摘錄

　　第0章 導(dǎo)論　　本章介紹計算機(jī)圖形學(xué)的基本概念，使讀者能把握本書的內(nèi)容框架。本章重點(diǎn)介紹三個關(guān)鍵領(lǐng)域，以便使讀者了解本書相關(guān)內(nèi)容的背景知識。　　第一個關(guān)鍵領(lǐng)域是圖形學(xué)在視覺交流中所起的作用。我們認(rèn)為交流是學(xué)習(xí)和應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)的最主要目的，因此，本書很多節(jié)討論的內(nèi)容都與如何對視覺交流進(jìn)行有效支持有關(guān)。事實上，在后面關(guān)于科學(xué)領(lǐng)域的計算機(jī)圖形學(xué)章節(jié)中（第9章），主題就是在科學(xué)領(lǐng)域生成有效交流的圖像。開始學(xué)習(xí)計算機(jī)圖形學(xué)時，我們提出一些基本的交流原則，這些原則是在生成計算機(jī)圖形顯示時必須時刻銘記的?！　〉诙€關(guān)鍵領(lǐng)域討論由三維幾何流水線管理的三維幾何變換和由繪制流水線管理的計算機(jī)圖形物體外觀屬性。幾何流水線顯示了要生成圖像所必須指定的關(guān)鍵信息，和要表示圖像時圖形系統(tǒng)應(yīng)完成的計算過程。我們先介紹外觀屬性表示的幾種方法，繪制流水線將在后面（第10章）再介紹。　　第三個關(guān)鍵領(lǐng)域是0penGL圖形API在圖形學(xué)程序中的使用方法。OpenGL API是本書采用的主要APl。本章將介紹0penGL的通用程序結(jié)構(gòu)，并給出描述一個特定問題并生成帶動畫的圖象的一個完整的程序?qū)嵗?。在這個例子中，你將看到如何在程序中定義幾何流水線的信息和外觀屬性信息。在本章的練習(xí)中，你將有機(jī)會對程序作不同的改變，并觀察改變后的不同效果。　　0．1視覺交流與計算機(jī)圖形學(xué)　　計算機(jī)圖形學(xué)在與專家、專業(yè)團(tuán)體、公眾的信息交流方面已經(jīng)取得了杰出的貢獻(xiàn)。這與其在娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用不同（在娛樂方面，計算機(jī)圖形學(xué)已很受重視），因為這里所指的信息交流是為了幫助人們深入理解復(fù)雜的問題。本書主要關(guān)注科學(xué)領(lǐng)域的信息交流，話題包括宇宙論，展示宇宙的基本結(jié)構(gòu)；考古學(xué)和人類學(xué)，展示早期人類群體的組成和文化；生物學(xué)和化學(xué)，展示靜電力和分子結(jié)構(gòu)如何組成分子鍵；數(shù)學(xué)，理解高階不穩(wěn)定微分方程的特征；以及氣象學(xué)，研究比如洋流溫度或臭氧層厚度對氣候的影響?！　‰m然視覺交流及相關(guān)的視覺詞匯早已為藝術(shù)家、設(shè)計師和電影導(dǎo)演們所熟知，但其在科學(xué)領(lǐng)域的用途卻是在1987年關(guān)于科學(xué)計算可視化[visc]報告中才被重點(diǎn)提出。該報告提到計算機(jī)圖形學(xué)在幫助人腦從圖像理解事物本質(zhì)的特殊能力中的重要作用。報告引用了RichardHamming在1962年的經(jīng)典論斷：“計算的目的是洞察事物的本質(zhì)，而不是獲得數(shù)字”，這一論斷在今天計算能生成揭示復(fù)雜問題更深層本質(zhì)的圖像的時代具有很強(qiáng)的實用性，因為圖像比單純數(shù)字具有更強(qiáng)的洞察力。如果我們把Hamming的論斷借用于計算機(jī)圖形學(xué)的話”那么，應(yīng)用計算機(jī)圖形學(xué)的目的是獲得信．鼠．而不是圖像本身．

編輯推薦

　　本書與大多數(shù)傳統(tǒng)的計算機(jī)圖形學(xué)教材不同，它僅簡要介紹交互式計算機(jī)圖形學(xué)方面的基本知識，主要側(cè)重于介紹計算機(jī)圖形學(xué)在數(shù)學(xué)及其他科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，解決實際問題。本書按照計算機(jī)圖形學(xué)的傳統(tǒng)順序介紹視覺交流、視圖變換和投影處理、建模、繪制、光照、著色處理，以及OpenGL API如何實現(xiàn)基本概念和技術(shù)，使學(xué)生理解并學(xué)會使用圖形API實現(xiàn)圖形操作，為觀察者創(chuàng)造有效的圖像。　　本書可作為高等院校計算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)教材，對軟件開發(fā)人員解決實際問題也有很高的參考價值?！　≈饕攸c(diǎn)　　●強(qiáng)調(diào)利用計算機(jī)圖形進(jìn)行有效的交流，特別是在科學(xué)領(lǐng)域?！　　駨V泛采用場景圖組織圖形程序。　　●首次在硬拷貝一章中介紹了三維硬拷貝（或稱為快速原型生成）技術(shù)，在其他導(dǎo)論性教材中均沒有該內(nèi)容?！　　翊a示例遍及全書，既包含偽代碼，也包含全部OpenGL程序列表。　　●包含大量組織新穎獨(dú)特的問題和練習(xí)：　　●每章的學(xué)生問題劃分為四部分：思考題、練習(xí)題、實驗題和大型作業(yè)?！　　襁@些問題幫助學(xué)生更深入地思考問題，進(jìn)行編程練習(xí)，嘗試新的思路和方法，以及開發(fā)大型的具有挑戰(zhàn)性的項目。

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