計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用教程

前言

本書是《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用教程》的第2版，是黑龍江省省級(jí)精品課程配套教材。本書內(nèi)容豐富，可作為本科生或研究生計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)用書或?qū)W生自學(xué)的參考書。在內(nèi)容編排上，本書側(cè)重于圖形學(xué)基本算法的介紹，同時(shí)還介紹了實(shí)體幾何造型、真實(shí)感圖形顯示、分形幾何、色彩管理、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、基于圖像的三維重建等最新的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用技術(shù)。在第2章中還介紹了目前最新的圖形輸入／輸出設(shè)備。作者曾長期與日本canon公司進(jìn)行有關(guān)色彩匹配方面的合作研究，并在《計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)》等刊物上發(fā)表研究論文。本書中匯集了作者近年來在色彩管理與色彩匹配、彩色半色調(diào)打印、分形幾何與分形藝術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、基于圖像的三維重建等方面的研究成果，內(nèi)容兼顧計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)算法和最新的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究內(nèi)容，力求給讀者以耳目一新之感。本書在語言敘述上，力求簡明扼要、通俗易懂，并輔以豐富的圖例進(jìn)行解釋說明。為節(jié)省篇幅，書中沒有給出算法的源代碼，部分算法的源程序?qū)㈦S多媒體教學(xué)課件一起免費(fèi)為使用本教材的教學(xué)單位提供。有需要者可與作者本人直接聯(lián)系。學(xué)時(shí)建議：對本科生30學(xué)時(shí)的課程，建議：第1章2學(xué)時(shí)；第2章2學(xué)時(shí)；第3章4學(xué)時(shí)；第4章6學(xué)時(shí)；第5章4學(xué)時(shí)；第6章4學(xué)時(shí)；第7章4學(xué)時(shí)；第10章4學(xué)時(shí)。對研究生30學(xué)時(shí)的課程，建議：第1章2學(xué)時(shí)；第2章2學(xué)時(shí)；第4章4學(xué)時(shí)；第5章4學(xué)時(shí)；第6章4學(xué)時(shí)；第7章4學(xué)時(shí)；第8章6學(xué)時(shí)；第10章4學(xué)時(shí)。對研究生40學(xué)時(shí)的課程，建議：第1章2學(xué)時(shí)；第2章2學(xué)時(shí)；第4章6學(xué)時(shí)；第5章4學(xué)時(shí)；第6章4學(xué)時(shí)；第7章6學(xué)時(shí)；第8章6學(xué)時(shí)；第9章2學(xué)時(shí)；第10章4學(xué)時(shí)；第11章4學(xué)時(shí)。全書的統(tǒng)稿工作由蘇小紅教授完成，第2、4、7、8、9、10章由蘇小紅教授編寫，第1、3、5、6章由李東教授編寫，第11章以及7.5節(jié)由唐好選老師編寫，蔡則蘇等老師進(jìn)行了書稿校對工作。

內(nèi)容概要

本書是《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用教程》的第2版，是黑龍江省省級(jí)精品課程配套教材。全書由11章組成，內(nèi)容主要包括緒論，交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)，基本圖形生成算法，自由曲線和曲面，圖形變換與裁剪，實(shí)體幾何造型基礎(chǔ)，自然景物模擬與分形藝術(shù)，真實(shí)感圖形顯示，顏色科學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、基于圖像的三維重建等?！　”緯鴥?nèi)容豐富，可作為本科生或研究生計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程的教學(xué)用書或?qū)W生自學(xué)的參考書。本書還將為任課教師免費(fèi)提供電子課件和書中部分算法的源程序(可按前言提供的方式索取)。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容及其與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系　　1.1.1　什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)　　1.1.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容　　1.1.3　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系　1.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用　　1.2.1　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展簡史和發(fā)展方向　　1.2.2　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域　1.3　本章小結(jié)　習(xí)題1第2章　交互式計(jì)算機(jī)圖形處理系統(tǒng)　2.1　交互式計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的組成　2.2　圖形輸入設(shè)備　　2.2.1　一般輸入設(shè)備　　2.2.2　圖形輸入設(shè)備　2.3　視頻顯示設(shè)備　　2.3.1　光柵掃描顯示器　　2.3.2　平板顯示器　　2.3.3　未來的顯示器　2.4　圖形繪制設(shè)備　　2.4.1　繪圖儀　　2.4.2　打印機(jī)　2.5　虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的動(dòng)態(tài)交互感知設(shè)備　2.6　OpenGL圖形標(biāo)準(zhǔn)　　2.6.1　OpenGL簡介　　2.6.2　OpenGL的主要特點(diǎn)和功能　　2.6.3　OpenGL的工作流程　　2.6.4　OpenGL開發(fā)庫的基本組成　　2.6.5　如何在Visualc++環(huán)境中使用OpenGL庫函數(shù)　2.7　本章小結(jié)　習(xí)題2第3章　基本圖形生成算法　3.1　直線的掃描轉(zhuǎn)換　　3.1.1　光柵圖形中點(diǎn)的表示　　3.1.2　繪制直線的要求　　3.1.3　數(shù)值微分畫線法　　3.1.4　扣點(diǎn)畫線法　　3.1.5　Bresenham畫線算法　3.2　圓和圓弧的掃描轉(zhuǎn)換　　3.2.1　圓的特性　　3.2.2　數(shù)值微分畫圓法　　3.2.3　中點(diǎn)畫圓法　　3.2.4　Bresenham畫圓算法　　3.2.5　多邊形逼近畫圓法　3.3　線寬與線型的處理　　3.3.1　線寬的處理　　3.3.2　線型的處理　3.4　實(shí)區(qū)域填充算法　　3.4.1　實(shí)區(qū)域填充算法的基本思路　　3.4.2　一般多邊形的填充過程及其存在的問題　　3.4.3　有序邊表算法　　3.4.4　邊填充算法　　3.4.5　簡單的種子填充算法　　3.4.6　掃描線種子填充算法　3.5　圖形反走樣技術(shù)　　3.5.1　光柵圖形的走樣現(xiàn)象及其原因　　3.5.2　常用反走樣技術(shù)　　3.5.3　Bresenham區(qū)域反走樣算法　3.6　本章小結(jié)　習(xí)題3第4章　自由曲線和曲面　4.1　計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)概述　　4.1.1　CAGD的研究內(nèi)容　　……第5章　圖形變換與裁剪第6章　實(shí)體幾何造型基礎(chǔ)第7章　自然景物模擬與分形藝術(shù)第8章　真實(shí)感圖形顯示第9章　顏色科學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用第10章　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫第11章　基于圖像的三維重建參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.1什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給出的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的定義為：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。簡單地說，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)就是研究怎樣用計(jì)算機(jī)生成、處理和顯示圖形的一門學(xué)科。從用戶與計(jì)算機(jī)的關(guān)系上來看，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)可以分為兩大類，一類為非交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Nonintemctive Computer Graphics），另一類為交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Interactive Computer Graphics）。交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也稱為主動(dòng)式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或者對話式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，它允許人與機(jī)器之間進(jìn)行對話。計(jì)算機(jī)通過接收輸入設(shè)備送來的信號(hào)（數(shù)據(jù)或操作命令）來修改所顯示的圖形，而用戶可將自己對圖形的修改意見等通過輸入設(shè)備“通知”計(jì)算機(jī)，并能立刻得到機(jī)器的反應(yīng)。交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的出現(xiàn)給計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用開辟了廣闊的空間，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。例如，飛行訓(xùn)練模擬器就是一個(gè)交互式圖形學(xué)的成功范例。它的應(yīng)用為飛行員的訓(xùn)練帶來的好處不僅僅是節(jié)省了設(shè)備（飛機(jī)）和燃料，而且還提高了放單飛的成功率，降低了飛行事故率。它還可以模擬那些無法抵達(dá)機(jī)場的實(shí)景，進(jìn)行起降訓(xùn)練，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。非交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也稱為被動(dòng)式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，用戶不能直接控制與修改所顯示的圖形。如果要修改圖形，只能去修改相關(guān)的圖形文件，然后再運(yùn)行它，以觀察修改的結(jié)果。

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