計(jì)算機(jī)圖形學(xué)

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)的新興學(xué)科，主要研究用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備對(duì)圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)模型化生成、表示和變換及其輸入／輸出的原理和算法?！　∮?jì)算機(jī)圖形技術(shù)已滲透到各行各業(yè)，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)也受到越來(lái)越多的工程技術(shù)人員和科技工作者的關(guān)注。因此，我國(guó)眾多高等院校各類專業(yè)均開(kāi)設(shè)了“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)”課程。作者長(zhǎng)期從事計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究和教學(xué)工作，并編寫(xiě)了講義。本書(shū)就是在原講義的基礎(chǔ)上，根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，總結(jié)教學(xué)實(shí)踐和研究經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)內(nèi)外最新版本的資料編寫(xiě)而成的。本書(shū)每章后面都附有適量的練習(xí)題，以幫助讀者在學(xué)習(xí)過(guò)程中鞏固所學(xué)內(nèi)容?！　∨c很多同類書(shū)籍比較，本書(shū)具有如下特點(diǎn)：　?。?）突出原理，減少不必要的內(nèi)容。目前的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)書(shū)籍大多附有直接與圖形輸入／輸出有關(guān)的設(shè)備原理的簡(jiǎn)單介紹，如對(duì)顯示器、繪圖儀以及現(xiàn)在日漸普及的掃描儀、數(shù)字照相機(jī)等的介紹。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和快速普及，計(jì)算機(jī)圖形輸入／輸出設(shè)備的種類越來(lái)越多，功能越來(lái)越復(fù)雜，但也越來(lái)越完善，因此其使用也越來(lái)越簡(jiǎn)單、方便。作為一本講述計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理的書(shū)，沒(méi)有必要，也不可能對(duì)其一一介紹。基于這一考慮，本書(shū)略去了同類書(shū)籍中介紹計(jì)算機(jī)圖形輸入／輸出設(shè)備的內(nèi)容，代之以對(duì)計(jì)算機(jī)圖形中點(diǎn)陣圖形和向量圖形構(gòu)成方式的介紹，以便讓讀者了解計(jì)算機(jī)是如何理解圖形的，以及與人對(duì)圖形的理解的差異，幫助讀者更好地了解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論和方法。對(duì)于想了解圖形設(shè)備原理及使用方法的讀者，可參閱相關(guān)的專業(yè)書(shū)籍和設(shè)備使用手冊(cè)?！　。?）根據(jù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行描述。人對(duì)物體圖形的觀察直接依賴于對(duì)物體的實(shí)物或相應(yīng)模型給出的幾何外形的觀察，而計(jì)算機(jī)則不然。計(jì)算機(jī)本質(zhì)上處理的是數(shù)據(jù)符號(hào)，它處理圖形、圖像信息也是如此，只不過(guò)是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及圖形輸入／輸出設(shè)備，把抽象的數(shù)據(jù)符號(hào)信息轉(zhuǎn)換成人們更容易接受的圖形、圖像信息而已。總之，計(jì)算機(jī)處理圖形、圖像時(shí)離不開(kāi)圖形、圖像信息的數(shù)據(jù)化。圖形、圖像信息的數(shù)據(jù)化依賴于物體建立在坐標(biāo)系基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)模型（如物體幾何形態(tài)的數(shù)學(xué)描述，也就是表現(xiàn)物體幾何形態(tài)的曲線、曲面），依賴于相關(guān)的數(shù)學(xué)理論。

內(nèi)容概要

本書(shū)從計(jì)算機(jī)與人對(duì)圖形理解的差異入手，介紹了計(jì)算機(jī)處理圖形的基本概念和方法，討論了點(diǎn)陣圖形的基本算法、圖形的幾何變換及矩陣表示、圖形的裁剪算法，并介紹了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的圖形交互技術(shù)與以此為基礎(chǔ)的用戶界面設(shè)計(jì)方法，還從幾何直觀入手導(dǎo)入了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的曲線、曲面設(shè)計(jì)理論和幾何造型方法，探討了三維圖形的消隱及真實(shí)感圖形的生成技術(shù)以及計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)。     本書(shū)是在作者教學(xué)講義的基礎(chǔ)上參考國(guó)內(nèi)外的相關(guān)教材編寫(xiě)的，每章后面都附有適量的練習(xí)題，可幫助讀者在學(xué)習(xí)中鞏固各章節(jié)的內(nèi)容。     對(duì)本書(shū)相關(guān)章節(jié)作適當(dāng)取舍后可用作高等院校本科生、研究生教材，也適合對(duì)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)感興趣者自學(xué)。

書(shū)籍目錄

第1章  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)介紹    1.1  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展    1.2  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用  第2章  計(jì)算機(jī)圖形的構(gòu)成及其表示    2.1  點(diǎn)陣圖形及其表示    2.2  點(diǎn)陣圖形及相應(yīng)文件的構(gòu)成    2.3  向量圖形及其表示    2.4  點(diǎn)陣圖形和向量圖形的特點(diǎn)  習(xí)題  第3章  點(diǎn)陣圖形的基本算法    3.1  基本圖形的點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換    3.2  直線點(diǎn)陣轉(zhuǎn)換算法    3.3  圓的點(diǎn)陣圖形掃描轉(zhuǎn)換算法    3.4  橢圓點(diǎn)陣圖形掃描轉(zhuǎn)換算法    3.5  多項(xiàng)式曲線的算法    習(xí)題  第4章  區(qū)域填充  4.1  區(qū)域的連通方式和分類  4.2  區(qū)域逐點(diǎn)遞歸填充算法  4.3  區(qū)域掃描線遞歸填充算法    4.4  多邊形區(qū)域填充算法    4.5  圖案填充  4.6  有寬度和線型的線條    習(xí)題  第5章  圖形變換  5.1  二維圖形的基本變換  5.2  齊次坐標(biāo)與基本變換的矩陣表示    5.3  其它常用的基本變換及其矩陣表示  5.4  窗口間的視見(jiàn)變換  5.5  三維圖形的變換    5.6  三維投影變換  5.7  三維變換矩陣性質(zhì)    5.8  三維觀察窗口及可視變換    習(xí)題  第6章  圖形裁剪    6.1  二維裁剪概念    6.2  直線段的裁剪算法  6.3  凸多邊形內(nèi)直線段的裁剪算法    6.4  多邊形逐邊裁剪法    6.5  多邊形窗口的雙邊裁剪法    6.6  文本裁剪    6.7  三維裁剪    習(xí)題第7章  圖形交互技術(shù)和用戶界面設(shè)計(jì)  7.1  邏輯輸入設(shè)備    7.2  邏輯設(shè)備輸入模式    7.3  交互式圖形設(shè)計(jì)方法    7.4  交互設(shè)計(jì)技術(shù)圖形用戶界面    習(xí)題  第8章  計(jì)算機(jī)圖形中曲線的設(shè)計(jì)理論    8.1  與曲線、曲面有關(guān)的基本概念  8.2  折線段曲線    8.3  參數(shù)三次曲線    8.4  參數(shù)曲線的幾何性質(zhì)    8.5  Bézier曲線    8.6  B-樣條曲線    8.7  非均勻有理B-樣條曲線    習(xí)題  第9章  計(jì)算機(jī)圖形中曲面的設(shè)計(jì)理論    9.1  插值邊界線的孔斯曲面    ……第10章  計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的幾何造型技術(shù)第11章  計(jì)算機(jī)圖形中的消隱處理  第12章  計(jì)算機(jī)圖形中真實(shí)感圖形設(shè)計(jì)  第13章  計(jì)算機(jī)圖形動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)    參考文獻(xiàn)

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