計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程

前言

計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在圖形處理領(lǐng)域中的應(yīng)用而發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)專業(yè)及其他一些工科專業(yè)重要的專業(yè)課程之一，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科的一個(gè)重要分支。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)行業(yè)，如航天航空、影視制作、汽車制造、工業(yè)生產(chǎn)等，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。為適應(yīng)我國(guó)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，為相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員提供有益參考，作者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)前圖形學(xué)研究的一些熱點(diǎn)，在分析國(guó)內(nèi)、外多種同類教材的基礎(chǔ)上，編寫了本書。在1998年，作者編寫了《計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)原理及其實(shí)現(xiàn)方法》一書，隨后又對(duì)該書的教材內(nèi)容進(jìn)行了修訂，并于2002年以《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》的書名再次出版。隨著教學(xué)要求的變化和圖形技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合作者近幾年的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又一次對(duì)這本書進(jìn)行修訂，刪去了一些過(guò)時(shí)的內(nèi)容，增加了一些新的技術(shù)，旨在為從事或?qū)⒁獜氖掠?jì)算機(jī)圖形處理和應(yīng)用的工程技術(shù)人員、相關(guān)專業(yè)的教師和學(xué)生，提供一本更加系統(tǒng)、更加全面、更加實(shí)用的教材。  本書共10章，分別概括如下。  第1章是概述，簡(jiǎn)要介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究?jī)?nèi)容，最新的發(fā)展、應(yīng)用和研究方向，概括了圖形生成和輸出的流水線。第2章是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，主要介紹計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的構(gòu)成和功能，計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備和顯示器（包括液晶和等離子）的工作原理，同時(shí)還簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前主流的圖形軟件以及圖形核心系統(tǒng)GKS。第3章是c語(yǔ)言圖形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，主要介紹如何利用C語(yǔ)言和圖形函數(shù)進(jìn)行繪圖，同時(shí)提供了C++圖形繪制環(huán)境的簡(jiǎn)介。第4章是二維圖形生成和變換技術(shù)，主要介紹平面直線、規(guī)則和自由曲線的生成方法，二維圖形變換的原理和方法以及二維圖形的裁剪和區(qū)域填充。第5章是三維圖形生成和變換技術(shù)，主要介紹空間自南曲面的生成，三維圖形各種變換和裁剪、消隱技術(shù)。第6章是真實(shí)感圖形生成技術(shù)，主要介紹如何生成一個(gè)真實(shí)感圖形，如光照、明暗、陰影、紋理等。第7章是幾何造型簡(jiǎn)介，重點(diǎn)介紹實(shí)體模型的構(gòu)造方法。第8章是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)，主要介紹計(jì)算機(jī)動(dòng)畫生成的原理和方法。第9章是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫實(shí)踐，主要介紹如何基于OpenGL圖形庫(kù)和3ds Max動(dòng)畫工具開(kāi)發(fā)動(dòng)畫實(shí)例。第10章是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及VRML語(yǔ)言，主要介紹圖形學(xué)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的應(yīng)用以及如何用vRML語(yǔ)言開(kāi)發(fā)虛擬圖形場(chǎng)景。  本書具有以下特色。

內(nèi)容概要

本書主要介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本原理、相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用。對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本概念和特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)圖形顯示系統(tǒng)和輸入/輸出設(shè)備、常用圖形函數(shù)和C語(yǔ)言圖形程序設(shè)計(jì)、二維圖形和三維圖形的生成和變換技術(shù)、圖形的填充、裁剪和消隱技術(shù)、幾何造型和真實(shí)感圖形生成技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫生成技術(shù)和開(kāi)發(fā)工具、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和VRML語(yǔ)言等相關(guān)知識(shí)做了詳細(xì)而系統(tǒng)的論述。此外，本書還給出了大量計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用程序?qū)嵗蛯?shí)驗(yàn)大綱?！　”緯勺鳛楸尽？圃盒Ｓ?jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程教材，也可供從事計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)及其他有關(guān)的工程技術(shù)人員閱讀使用。

書籍目錄

第1章　概述　　1.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念與研究?jī)?nèi)容　　　1.1.1　什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)　　　1.1.2　圖像處理、模式識(shí)別與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)　　1.1.3　計(jì)算機(jī)繪圖與CAD/CAM技術(shù)的關(guān)系　　　1.1.4　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的內(nèi)容及當(dāng)前的熱點(diǎn)課題　　1.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展概況　　1.3　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)特點(diǎn)和應(yīng)用　　　1.3.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的特點(diǎn)　　　1.3.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域　　1.4　計(jì)算機(jī)圖形生成和輸出的流水線　　　1.4.1　圖形生成和輸出的流水線概述　　　1.4.2　基本圖形的點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換　　　1.4.3　區(qū)域填充　　　1.4.4　圖形變換　　　1.4.5　圖形裁剪　　　1.4.6　三維圖形生成和輸出的流水線(真實(shí)感圖像的繪制)　　　習(xí)題　第2章　計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)　　2.1　計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成　　　2.1.1　圖形系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　　　2.1.2　圖形系統(tǒng)的基本功能及其硬件性能要求　　　2.1.3　圖形系統(tǒng)分類及硬件工作平臺(tái)　　2.2　計(jì)算機(jī)圖形顯示器　　　2.2.1　CRT顯示器　　　2.2.2　液晶顯示器　　　2.2.3　等離子顯示器　　　2.2.4　其他類型的顯示器　　2.3　計(jì)算機(jī)圖形輸入/輸出設(shè)備　　　2.3.1　計(jì)算機(jī)圖形輸入設(shè)備　　　2.3.2　計(jì)算機(jī)圖形輸出設(shè)備　　2.4　圖形核心系統(tǒng)簡(jiǎn)介　　　2.4.1　GKS的功能　　　2.4.2　GKS的基本概念　　　2.4.3　GKS圖形輸出原語(yǔ)　　2.4.4　圖段　　　2.4.5　GKS圖形輸入設(shè)備　　　2.4.6　GKS-3D簡(jiǎn)介　　2.5　通用圖形軟件簡(jiǎn)介　　　2.5.1　通用圖形軟件的分類　　　2.5.2　典型圖形軟件及圖形庫(kù)一覽　　　2.5.3　主流圖形接口及軟件簡(jiǎn)介　　　習(xí)題　第3章　C語(yǔ)言圖形程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　　3.1　屏幕設(shè)置　　　3.1.1　屏幕顯示模式與坐標(biāo)系　　　3.1.2　圖形驅(qū)動(dòng)程序與圖形模式　　　3.1.3　圖形系統(tǒng)初始化和模式控制　　　3.1.4　圖形坐標(biāo)的設(shè)置　　　3.1.5　屏幕窗口操作　　3.2　圖形顏色設(shè)置　　　3.2.1　顏色的設(shè)置　　　3.2.2　調(diào)色板　　　3.2.3　獲取顏色信息　　3.3　線的特性設(shè)定和填充　　　3.3.1　線的特性設(shè)定　　　3.3.2　填充　3.4　圖形模式下文本處理　　　3.4.1　文本輸出函數(shù)　　　3.4.2　輸出文本的設(shè)置　　3.5　圖形存取處理　　　3.5.1　檢測(cè)所需內(nèi)存　　　3.5.2　把圖形存入內(nèi)存　　　3.5.3　從內(nèi)存復(fù)制圖形到屏幕　　3.6　常用畫圖函數(shù)簡(jiǎn)介　　　3.6.1　直線類函數(shù)　　　3.6.2　多邊形類函數(shù)　　　3.6.3　圓弧類函數(shù)　　　3.6.4　填充類函數(shù)　　3.7　繪圖程序?qū)嵗　?.8　C++語(yǔ)言環(huán)境下繪圖　　　3.8.1　Borland C++開(kāi)發(fā)圖形程序環(huán)境設(shè)置　　　3.8.2　在VC++ 6.0中使用Borland的圖形程序包　　　習(xí)題　第4章　二維圖形生成和變換技術(shù)第5章　三維圖形生成和變換技術(shù)第6章　真實(shí)感圖形生成技術(shù)第7章　幾何造型簡(jiǎn)介第8章　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)　第9章　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫實(shí)踐第10章　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及VRML語(yǔ)言附錄A　實(shí)驗(yàn)　附錄B　標(biāo)準(zhǔn)顯示模式及擴(kuò)充VGA顯示模式　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：滾筒式繪圖儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，x方向不受限制的特點(diǎn)，但繪圖精度比平臺(tái)式低。由于工程上對(duì)圖紙大都沒(méi)有過(guò)高的精度要求，故滾筒式繪圖儀應(yīng)用比較廣泛。近幾年，繪圖儀在功能、速度、智能化方面有所發(fā)展，如使用“模糊邏輯”進(jìn)行矢量排序，以提高繪圖速度。但在有些特殊要求下，繪圖儀繪圖質(zhì)量還不能滿足要求，故其他圖形輸出設(shè)備，如激光打印機(jī)等也得到廣泛應(yīng)用。③平面電機(jī)式繪圖儀。平臺(tái)式繪圖儀采用平面電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以取消導(dǎo)軌、橫梁及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2.32所示。平面電機(jī)的定子是平板，下面吊掛著裝有磁鋼的磁頭稱為動(dòng)子，可以在定子平板下面前后、左右運(yùn)動(dòng)，不需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。筆架裝在動(dòng)子上，可裝4支筆。動(dòng)子靠?jī)?nèi)部磁鋼的吸附力吸附在定子下面。動(dòng)子頂面的小孔隨時(shí)有壓縮空氣吹向定子，使動(dòng)子和定子之間形成氣隙（約10～20um）。因此，動(dòng)子實(shí)際是懸浮在定子的底面以形成空氣軸承。由于運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量很小，摩擦阻力小，因此，可以產(chǎn)生很高的速度與加速度，速度可達(dá)60～120m／min，加速度為1～4g。動(dòng)子通過(guò)磁力作用，在定子底面沿x、y方向滑動(dòng)，帶動(dòng)繪圖筆高速、精確地畫圖。這種繪圖儀適合畫集成電路掩膜圖及頻繁抬筆落筆的大量隨機(jī)直線圖。其制造精度高，但價(jià)格也較昂貴，定子與繪圖臺(tái)面問(wèn)的距離?。s20mm），影響圖面觀察。④小型繪圖儀。小型繪圖儀在整機(jī)結(jié)構(gòu)上與其他繪圖儀沒(méi)有任何本質(zhì)區(qū)別，只是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，繪圖指令一般只有20～60條，繪圖幅面較小，一般為A3號(hào)圖紙，步距較大為0.025～0.1mm。繪圖儀繪出圖形質(zhì)量的好壞，與繪圖的速度、精度、步距以及程序處理復(fù)雜程度等多方面的因素有關(guān)。一個(gè)繪圖儀的主要技術(shù)指標(biāo)如下。a.繪圖速度。繪圖速度是指畫筆移動(dòng)的速度，一般為12～48m／min。筆和紙的加速度也決定了繪圖速度的高低。在繪圖過(guò)程中，畫筆從靜止到最高速度將有一個(gè)加速過(guò)程，而從最高速度到停止將有一個(gè)減速過(guò)程。

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(第2版)》由人民郵電出版社出版。基本原理+技術(shù)及應(yīng)用+C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，算法描述清晰，圖文并茂，易于理解，案例豐富，提供實(shí)驗(yàn)大綱，培養(yǎng)動(dòng)手能力?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(第2版)》根據(jù)當(dāng)前我國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)或相關(guān)專業(yè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的設(shè)置特點(diǎn)、理論大綱和實(shí)踐環(huán)節(jié)要求，以及計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)編寫而成。全書內(nèi)容基于深入淺出的原則和理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，采用了大量的程序?qū)嵗唾Y料圖片來(lái)全面講解圖形學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)一《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(第2版)》參考了“CC2004教程”和“CCC2002計(jì)劃”，旨在從基礎(chǔ)性、實(shí)用性和科研性三個(gè)角度來(lái)闡述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的概念和基本組成，圖形生成的編程基礎(chǔ)，二維、三維圖形生成算法，真實(shí)感圖形生成，幾何造型，動(dòng)畫技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和VRML語(yǔ)言等內(nèi)容。止匕外，《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(第2版)》還附有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(第2版)》結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)容翔實(shí)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性?！队?jì)算機(jī)圖形學(xué)教程(第2版)》可作為本科和?？圃盒Ｓ?jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程教材，也可供從事計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)及其他有關(guān)的工程技術(shù)人員閱讀使用。

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