計算機圖形學原理及算法教程

前言

　　計算機圖形技術(shù)是隨著計算機技術(shù)在圖形處理領域中的應用而發(fā)展起來的一門新技術(shù)，是伴隨著電子計算機及其外圍設備的發(fā)展而產(chǎn)生的，現(xiàn)已成為計算機應用科學中的一個重要分支，在許多行業(yè)中起著越來越大的作用。這必然促使計算機專業(yè)人員、廣大非計算機專業(yè)的應用人員，從計算機圖形學的理論高度和計算機繪圖的實用角度來研究和開發(fā)計算機圖形的生成技術(shù)及軟件。在多年的教學、科研和技術(shù)開發(fā)工作中，我們深刻地體會到：計算機圖形學的原理和算法是開發(fā)圖形軟件的基礎，對高級語言中繪圖工具的掌握是理解和應用計算機圖形理論的翅膀。只有扎實的計算機圖形學理論基礎，才能開發(fā)圖形軟件；必須靈活運用高級語言中的繪圖能力才能開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的圖形軟件。基于這些體會，作者認為很有必要編寫出版這樣的一本書，把計算機圖形學理論與計算機繪圖的實踐結(jié)合起來，在計算機理論與交互式圖形軟件設計之間架起一座橋梁，對圖形學的理論和方法盡量用簡明的算法程序描述出來，掌握用Visual C++開發(fā)工具進行交互式圖形軟件的設計，使學習者在掌握理論和實用知識兩方面均感到應用自如?！　』谏鲜鱿敕ㄍ瓿傻谋緯谝话嬗?006年一月出版發(fā)行，這種新的模式獲得了讀者和一線教師的認可。出版以來收到許多熱心讀者和教師的來信，他們在肯定本書的同時，也坦誠地告知使用本書的個人體會、意見和建議，筆者深感期待之重。今受出版社之托，修訂此書。二版根據(jù)教學大綱及教師教學反饋進行了增刪或進一步的說明、對個別章節(jié)順序作了調(diào)整，并對一版中的個別文字或符號錯誤作了修正。在此，對本書提出過意見和建議的同仁表示感謝，希望修訂版能再次得到大家的支持，并提出批評和指正，以期她的不斷完善、更加貼近當前計算機圖形學教學與發(fā)展需要?！　”緯鴱挠嬎銠C圖形學的基本圖形生成講起，采取循序漸進的內(nèi)容安排，介紹計算機圖形學的有關原理、算法，由簡單到復雜、由二維至三維，理論與實踐相結(jié)合，對所論述的算法或原理給出了Visual C++詳盡的程序設計過程。書中范例的許多算法與理論篇中的內(nèi)容不盡相同，學習者須按照書中的講解，將這些Visual C++程序移植到范例中去，舉一反三，就可容易地在計算機上得到驗證與提高，從而為深入理解圖形學原理提供重要的保證，并為今后的計算機圖形學應用打下堅實的實踐基礎和編程積累?！　”緯髮W習者有線性代數(shù)和Visual C++基礎知識。讀者可根據(jù)自身情況，在VisualC++開發(fā)環(huán)境中上機練習，掌握和應用圖形學的各種算法，并試著開發(fā)一些具有實用性的小型繪圖軟件。

內(nèi)容概要

本書在系統(tǒng)介紹計算機圖形學算法及原理的基礎上，利用Visual C++開發(fā)環(huán)境，編寫相應的應用程序，較全面地把計算機圖形學理論與計算機繪圖的實踐結(jié)合起來。    本書共11章，包括基本圖形的生成、二維圖形、圖形交互技術(shù)、簡單CAD繪圖系統(tǒng)開發(fā)實例、三維圖形、曲線與曲面、幾何造型、消隱技術(shù)、真實感圖形繪制及計算機動畫等內(nèi)容。    本書可作為高等院校計算機圖形學理論課程教材、上機教材或工程技術(shù)人員自學計算機圖形學和Visual C++的參考書，也可作為計算機圖形學教師理論教學參考書和課程設計的素材。

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 計算機圖形學的概念及其發(fā)展歷史　1.2 計算機圖形學發(fā)展史　1.3 計算機圖形系統(tǒng)　　1.3.1 計算機圖形系統(tǒng)簡介　　1.3.2 顯示器　1.4 計算機圖形學的應用　練習題第2章 交互式繪圖軟件開發(fā)設計　2.1 計算機交互式技術(shù)設計　　2.1.1 交互式繪圖技術(shù)　　2.1.2 用戶接口設計　2.2 Visual C++系統(tǒng)基本繪圖知識　　2.2.1 Visual C++開發(fā)環(huán)境簡介　　2.2.2 Visual C++6.0運行界面　　2.2.3 使用AppWizard快速生成程序框架　　　2.2.4 界面設計與資源編輯器　　2.2.5 利用ClassWizard添加新類、消息處理函數(shù)、成員函數(shù)、成員變量　　2.2.6 繪圖知識　2.3 繪圖軟件交互式設計　　2.3.1 程序設計功能說明　　2.3.2 程序設計步驟　練習題第3章 基本圖形的生成　3.1 直線　　3.1.1 DDA(數(shù)值微分)畫線算法　　3.1.2 中點畫線算法　　3.1.3 Bresenham畫線算法　　3.1.4 程序設計　3.2 圓　　3.2.1 直角坐標畫圓算法　　3.2.2 中點畫圓算法　　3.2.3 Bresenham畫圓算法　3.3 橢圓掃描轉(zhuǎn)換中點算法　3.4 多邊形的掃描轉(zhuǎn)換與區(qū)域填充　　3.4.1 多邊形的掃描轉(zhuǎn)換　　3.4.2 區(qū)域填充算法　3.5 字符的生成　　3.5.1 點陣字符　　3.5.2 矢量字符　　3.5.3 字符屬性　3.6 圖形裁剪　　3.6.1 線裁剪　　3.6.2 多邊形裁剪　　　　3.6.3 字符裁剪　　3.6.4 圖形裁剪編程　練習題第4章 二維圖形　4.1 用戶坐標到屏幕坐標的變換　　4.1.1 窗口到視口的變換內(nèi)容　　4.1.2 窗口區(qū)到視口區(qū)的坐標變換　4.2 二維幾何變換　　4.2.1 基本變換　　4.2.2 二維幾何變換的級聯(lián)　4.3 幾何變換程序設計案例　4.4 平面曲線圖　　4.4.1 正葉線　　4.4.2 正葉線蝴蝶結(jié)　4.5 平面曲線程序設計案例　練習題第5章 三維圖形變換　5.1 三維圖形幾何變換矩陣　5.2 三維圖形基本變換矩陣　　5.2.1 平移變換　　5.2.2 比例變換　　5.2.3 繞坐標軸的旋轉(zhuǎn)變換　　5.2.4 對稱變換　　5.2.5 錯切變換　5.3 圖形的投影變換　　5.3.1 投影變換分類　　5.3.2 平行投影　　5.3.3 透視投影　5.4 三維變換程序設計案例　練習題第6章 曲線和曲面第7章 幾何造型技術(shù)第8章 消隱第9章 真實感圖形學第10章 計算機動畫第11章 簡單CAD繪圖系統(tǒng)開發(fā)實例參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.3.1　計算機圖形系統(tǒng)簡介　　計算機圖形系統(tǒng)通常以具有圖形功能的交互計算機系統(tǒng)為基礎，主要設備有計算機主機、一般的外圍設備、圖形輸入輸出設備以及各類軟件?！　D形輸入設備（Input Device）是計算機輸人數(shù)據(jù)和信息的設備。是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁。計算機能夠接收各種各樣的數(shù)據(jù)，既可以是數(shù)值型的數(shù)據(jù)，也可以是各種非數(shù)值型的數(shù)據(jù)，如圖形、圖像、聲音等都可以通過不同類型的輸入設備輸入到計算機中，進行存儲、處理和輸出。輸入設備一般有鍵盤、鼠標、攝像頭、掃描儀、光筆、手寫板、游戲桿、麥克風等，用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)的程序輸入到計算機中?！　≥敵鲈O備（Output Device）是計算機用于數(shù)據(jù)輸出的設備。它把計算機處理的各種數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符、圖像、聲音等形式表示出來。常見的有顯示器、打印機、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)、擴音器、磁記錄設備等。　　顯示卡是計算機圖形系統(tǒng)中一個重要的組成部分。顯示卡又稱顯示器適配卡或稱3D圖形加速卡，簡稱顯卡，是連接主機與顯示器的接口卡，作用是將主機的輸出信息轉(zhuǎn)換成字符、圖形和顏色等信息，傳送到顯示器進行顯示。顯卡由主機接口、顯示器接口和功能電路組成。功能電路通常由顯示控制器和顯示存儲器組成。顯示控制器是顯示卡的核心處理器芯片，它把主機送來的圖像數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻，再把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換（D／AC）為模擬視頻信號，還要形成行、場同步信號。顯示存儲器是顯示卡的高速內(nèi)存，又稱為顯示緩存，簡稱顯存。它是雙端口的存儲器，可以在接收主機輸入數(shù)據(jù)的同時輸出數(shù)據(jù)。目前顯示內(nèi)存有EDO、VRAM、SGRAM、WDRAM、MDRAM和RDRAM等多種類型。

編輯推薦

　　《計算機圖形學原理及算法教程(Visual C++版)(第2版)》特點：教學目標明確，注重理論與實踐的結(jié)合　　教學方法靈活，培養(yǎng)學生自主學習的能力　　教學內(nèi)容先進，反映了計算機學科的最新發(fā)展　　教學模式完善，提供配套的教學資源解決方案

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