MATLAB R2008圖形與動畫編程實例教程

前言

MATLAB是當今最優(yōu)秀的科技應用軟件之一，它以強大的科學計算與可視化功能、簡單易用、開放式可擴展環(huán)境著稱，特別是所附帶的30多種面向不同領域的工具箱支持，使得它在許多科學領域中成為計算機輔助設計和分析、算法研究和應用開發(fā)的基本工具和首選平臺。MATLAB具有其他高級語言難以比擬的一些優(yōu)點，如編寫簡單、編程效率高、易學易懂等，因此MATLAB語言也被通俗地稱為演算紙式科學算法語言。在控制、通信、信號處理及科學計算等領域中，MATLAB都被廣泛地應用，已經(jīng)被認可為能夠有效提高工作效率、改善設計手段的工具軟件，掌握了MATLAB就好比掌握了開啟這些專業(yè)領域大門的鑰匙。從廣義上講，計算機圖形學是研究與計算機繪制圖形相關的一切內(nèi)容，包括繪圖設備的研發(fā)（驅(qū)動程序設計）與應用；繪圖軟件的開發(fā)，諸如開發(fā)Photoshop、3dsMax等繪圖建模軟件；使用現(xiàn)有繪圖軟件創(chuàng)建圖形；使用高級語言直接繪圖等。計算機繪圖與動畫技術有著廣泛的應用領域，涵蓋計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助制造（CAM）、地理信息系統(tǒng)、事務管理與辦公自動化、系統(tǒng)及場景模擬、計算機輔助教學（CAI）以及廣告和動漫制作等。MATLAB在提供強大的計算功能的同時，近年來還大力發(fā)展了面向?qū)ο蟮膱D形技術和GUI技術，使用戶可以輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互式顯示?！禡ATLAB應用叢書——MATLAB R2008圖形與動畫編程實例教程》介紹了如何利用MATLAB繪制二維、三維圖形及動畫，還詳細地介紹了如何使用MATLAB提供的圖形設計技術，用戶無需了解圖形實現(xiàn)的細節(jié)內(nèi)容，有時甚至只需幾個簡單的函數(shù)就可以繪制非常復雜的圖形。另外，用戶還可以根據(jù)需要規(guī)劃和設計MATLAB的圖形外觀，不斷調(diào)整完善，直至繪圖結(jié)果完全符合要求?？傊琈ATLAB提供的GUI設計工具和編寫程序，可以簡單便捷地設計出美觀方便的菜單化和控件式的人機交互界面。掌握和使用MATLAB是技術發(fā)展的需要，也是時代進步的象征。隨著各領域的發(fā)展，MATLAB已經(jīng)成為計算機圖形學的主流應用軟件?！禡ATLAB應用叢書——MATLAB R2008圖形與動畫編程實例教程》共分10章，各章主要內(nèi)容如下。第1章為MATLAB及GUI的介紹，主要涉及MATLAB的發(fā)展、MATLAB的特點、MATLAB的工作界面、GUI層次結(jié)構(gòu)和利用GUIDE創(chuàng)建GUI等內(nèi)容。第2章為MATLAB的二維繪圖，介紹了二維圖形的基本繪圖命令、雙Y軸繪圖應用、填充圖形的繪制、多坐標系繪圖與圖形窗口分割、在工作空間直接繪圖等內(nèi)容。第3章為MATLAB的三維繪圖，介紹了三維基本繪圖、曲面圖、特殊三維繪圖、三維圖的透明、鏤空、裁剪、光照和材質(zhì)處理等內(nèi)容。第4章為MATLAB動畫制作，介紹了動畫制作函數(shù)、動畫類型、動畫呈現(xiàn)方式等內(nèi)容。第5章為圖像及圖形的相關技術，介紹了圖像基本操作、圖形編輯功能、捕獲圖形生成的圖像文件、圖形導出等內(nèi)容。第6章為句柄式圖形設計，介紹了圖形對象和句柄、句柄式圖形父-子階層關系、對象屬性的操作等內(nèi)容。第7章為圖形化用戶界面的設計，包括打開MATLAB的GUI編輯器、圖形用戶界面設計工具、OpeningFunction的建立、ContextMenu菜單設計、圖形用戶界面設計原則和步驟等內(nèi)容。第8章為圖形用戶界面的程序設計，介紹了handles管理GUI數(shù)據(jù)、響應函數(shù)的類型、中斷響應函數(shù)、GUIDE組件編程實例等內(nèi)容。第9章為GUI設計技巧，介紹了在GUIDE中加入圖案、GUI窗口操作、GUI一些功能的比較及GUIDE的測試、GUI設計技巧的其他相關操作等內(nèi)容。第10章為GUI設計的應用，介紹了GUI設計在高等數(shù)學中的應用、GUI設計在大學物理中的應用等內(nèi)容?！禡ATLAB應用叢書——MATLAB R2008圖形與動畫編程實例教程》既可以作為MATLAB教學和GUI設計用書，也可以作為高等院校計算機科學與技術、信息科學與技術、多媒體與動畫制作等專業(yè)的教材，還可以作為廣大工程應用人員和開發(fā)人員的參考資料?！禡ATLAB應用叢書——MATLAB R2008圖形與動畫編程實例教程》由趙書蘭主編，參加編寫的人員還有張德豐、崔如春、曾凡智、楊定安、王東、周燕、李婭、雷曉平、周靈、余智豪。由于時間倉促，加之編者水平有限，書中難免有不足之處，敬請廣大讀者及專家批評指正。

內(nèi)容概要

本書以MATLAB為工具講解計算機圖形學的基本內(nèi)容。第1章以MATLAB及GUI的介紹作為基礎，讓讀者對MATLAB及GUI有一個大概的了解；第2、3章介紹如何利用MATLAB繪制二維和三維圖形；第4章講解如何利用MATLAB繪制人人喜歡的動畫；第5章介紹圖像及圖形的相關技術；第6章到第8章著重介紹MATLAB的GUI界面設計及編程應用；第9章介紹應用GUI設計的小技巧；第10章介紹GUI的綜合應用。     本書既可以作為MATLAB教學和GUI設計用書，也可以作為高等院校計算機科學與技術專業(yè)、信息科學與技術、多媒體與動畫制作等專業(yè)的教材，還可以作為廣大工程應用人員和開發(fā)人員的參考資料。

書籍目錄

第1章 MATLAB及GUI的介紹 　1.1 MATLAB的概貌 　　1.1.1 MATLAB的發(fā)展 　　1.1.2 MATLAB的應用功能 　　1.1.3 MATLAB的特點 　　1.1.4 MATLAB功能演示 　1.2 MATLAB的啟動與退出 　1.3 MATLAB的集成環(huán)境 　　1.3.1 MATLAB的工作界面 　　1.3.2 命令窗口 　　1.3.3 歷史命令窗口 　　1.3.4 當前目錄瀏覽器窗口 　　1.3.5 工作空間瀏覽器窗口 　　1.3.6 數(shù)組編輯器窗口 　　1.3.7 M文件編輯窗口 　　1.3.8 MATLAB搜索路徑 　1.4 MATLAB幫助系統(tǒng) 　　1.4.1 幫助命令 　　1.4.2 幫助窗口 　　1.4.3 演示系統(tǒng) 　1.5 GUI圖形界面概述 　　1.5.1 GUI的基本概念 　　1.5.2 GUI的層次結(jié)構(gòu) 　　1.5.3 利用GUIDE創(chuàng)建GUI 　　1.5.4 利用編程創(chuàng)建GUI 第2章 MATLAB的二維繪圖 　2.1　二維繪圖基本流程　2.2 二維圖形的基本繪圖命令 　2.3 二維圖形的修改 　　2.3.1 坐標軸的調(diào)整 　　2.3.2 添加或取消網(wǎng)格線 　　2.3.3 坐標軸的名稱 　　2.3.4 圖形標題 　　2.3.5 文字在圖形中顯示 　　2.3.6 圖形的圖例和顏色條 　　2.3.7 函數(shù)繪圖 　2.4 雙Y軸繪圖應用 　2.5 填充圖形的繪制 　2.6 多坐標系繪圖與圖形窗口分割 　2.7 Data Cursor工具 　2.8 繪制極坐標圖形 　2.9 特殊二維圖形的繪制 　　2.9.1 階梯曲線 　　2.9.2 區(qū)域圖 　　2.9.3 概率分布圖 　　2.9.4 離散點圖 　　2.9.5 散點矩陣圖 　　2.9.6 離散數(shù)據(jù)繪圖 　　2.9.7 偽彩色圖 　　2.9.8 誤差條圖 　　2.9.9 向量圖 　　2.9.10 柱狀圖 　　2.9.11 餅圖 　　2.9.12 等高線圖 　　2.9.13 帶形圖 　2.10 手工繪圖 　2.11 在工作空間直接繪圖 第3章 MATLAB的三維繪圖 　3.1 三維基本繪圖 　　3.1.1 三維線圖指令 　　3.1.2 三維填充多邊形圖 　　3.1.3 三維離散序列圖 　　3.1.4 三維立體圓球 　　3.1.5 圓柱體圖 　　3.1.6 表面圖 　　3.1.7 立體切片圖 　　3.1.8 瀑布圖 　3.2 曲面圖 　　3.2.1 平面網(wǎng)格坐標矩陣 　　3.2.2 三維曲面圖 　　3.2.3 多峰函數(shù)　3.3 特殊三維繪圖 　　3.3.1 三維散點圖 　　3.3.2 三維直方圖 　　3.3.3 三維等高線 　　3.3.4 三維向量圖 　　3.3.5 三角網(wǎng)目圖 　　3.3.6 三維餅圖 　3.4 三維圖的透明、鏤空、裁剪 　　3.4.1 三維圖的透視 　　3.4.2 三維圖的鏤空 　　3.4.3 三維圖的裁剪 　3.5 三維圖形進階繪圖功能 　　3.5.1 視點處理 　　3.5.2 色彩處理 　　3.5.3 圖像的旋轉(zhuǎn) 　3.6 光照和材質(zhì)處理 　　3.6.1 光照處理 　　3.6.2 材質(zhì)處理 第4章 MATLAB動畫制作 第5章 圖像及圖形的相關技術 第6章 句柄式圖形設計 第7章 圖形化用戶界面的設計 第8章 圖形用戶界面的程序設計 第9章 GUI設計技巧 第10章 GUI設計的應用 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章MATLAB及GUI的介紹自20世紀80年代以來，出現(xiàn)了許多科學計算語言，亦稱數(shù)學軟件，比較流行的有MATLAB、Mathematica、Mathcad、Maple等。因為它們具有功能強、效率高、簡單易學等特點，所以在許多領域得到廣泛應用。目前流行的幾種科學計算軟件各具特點，而且都在不斷地發(fā)展，新的版本不斷涌現(xiàn)，但其中影響最大、流行最廣的當屬MATLAB語言。本章主要介紹MATLAB的特點，并對其系統(tǒng)構(gòu)成進行闡述，而后對以MATLAB為平臺的應用環(huán)境進行比較詳細的描述。通過本章，讀者對MATLAB能有一個比較全面的了解，并能熟悉使用MATLAB常用的功能。在此基礎上本章還將介紹GUI（圖形用戶界面）設計的基本概念和入門知識。1.1MATLAB的概貌1.1.1MATLAB的發(fā)展MATLAB是英文MATrixLABoratory（矩陣實驗室）的縮寫。l980年前后，時任美國墨西哥大學計算機科學系主任的CleveMoler教授在講授線性代數(shù)課程時，想教學生使用當時流行的線性代數(shù)軟件包Linpack和基于特征值計算的軟件包Eispack，但發(fā)現(xiàn)用其他高級語言編程極為不便，于是，CleveMoler教授為學生編寫了方便使用Linpack和Eispack的接口程序并將其命名為MATLAB，這便是MATLAB的雛形。

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