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第1章 计算机图形学概述1

1.1计算机图形学的主要内容和发展历史1

1.2计算机图形学的相关学科2

1.3计算机图形学的应用4

第2章 光栅图形算法6

2.1直线的生成算法6

2.1.1直线DDA算法6

2.1.2直线Bresenham算法7

2.2圆的生成算法10

2.2.1基础知识10

2.2.2圆的Bresenham算法11

2.3扫描转换和区域填充算法12

2.3.1扫描线填充算法12

2.3.2种子填充算法16

2.4图形反走样技术18

2.4.1图形走样现象18

2.4.2常用反走样方法19

2.5图形裁剪23

2.5.1直线的裁剪23

2.5.2多边形的裁剪31

第3章 图形变换39

3.1二维图形几何变换39

3.2齐次坐标和变换矩阵41

3.3三维图形几何变换44

3.4坐标系统及其变换47

3.4.1坐标系统变换47

3.4.2窗口到视口口的变换51

3.4.3投影变换53

第4章 真实感图形的基本理论与算法56

4.1消隐56

4.1.1消隐的基础知识56

4.1.2隐藏线消除算法57

4.1.3隐藏面消除算法57

4.2颜色系统61

4.2.1颜色的基本概念61

4.2.2几种常用的颜色模型61

4.3局部光照模型63

4.3.1光照特性的基础知识63

4.3.2光照模型及其实现64

4.3.3明暗的光滑处理65

4.4纹理映射67

4.4.1基本原理67

4.4.2纹理坐标68

4.4.3纹理过滤：反走样69

4.4.4 MIP映射69

4.4.5基于MIP映射的反走样70

4.4.6纹理坐标自动生成71

4.4.7环境映射73

4.5显示流程74

4.6阴影75

4.6.1阴影映射75

4.6.2阴影体80

4.7整体光照模型85

4.8光线跟踪86

4.8.1自然界中的光线87

4.8.2光线投射算法88

4.8.3光线跟踪算法88

4.8.4光线跟踪算法的优势89

4.8.5光线跟踪算法的弱点89

4.8.6逆向光线跟踪89

4.8.7经典递归光线跟踪算法90

4.8.8实时光线跟踪91

4.8.9光线与实体的求交91

第5章 物体的表示方法95

5.1物体表示的基础知识95

5.2物体的多边形表示和LOD技术96

5.3结构实体几何模型（CSG）101

5.4 分解模型和八叉树102

5.5边界表示103

5.6点云表示和基于点云的造型和显示方法106

5.7分形表示107

5.8粒子系统110

第6章 曲线与曲面112

6.1曲线曲面的基本概念和分类112

6.2隐式曲线和曲面112

6.2.1 Metaball技术113

6.2.2基于骨架的卷积曲面115

6.3隐式曲线曲面的绘制116

6.4 参数曲线曲面的性质118

6.5 Bezier曲线曲面120

6.6 B一样条曲线曲面124

6.7 NURBS曲线曲面126

6.8细分曲面128

6.8.1 Loop细分方法130

6.8.2蝶形细分方法131

6.8.3 Catmull-Clark细分方法133

第7章 实时真实感图形学技术135

7.1 GPU技术135

7.1.1 GPU基本概念135

7.1.2基于顶点处理器的实时网格变形141

7.1.3基于片段处理器的实时图像处理142

7.2复杂场景渲梁加速技术146

7.2.1 渲染加速技术146

7.2.2入口技术147

第8章 非真实感图形技术152

8.1非真实感光照模型152

8.1.1基于冷暖色调的光照模型153

8.1.2面向CSG造型的光照模型153

8.1.3基于单位球的光照模型155

8.2非真实感投影变换157

8.2.1多重投影158

8.2.2柔性投影159

8.2.3放大镜投影161

8.3三维模型的钢笔画效果生成162

8.3.1钢笔画概述163

8.3.2钢笔画的绘制164

8.4三维模型的钢笔画效果生成166

8.4.1铅笔画概述166

8.4.2铅笔画的绘制167

8.5三维模型的水墨画效果生成169

8.5.1水墨画概述169

8.5.2水墨画的绘制170

8.6小结171

参考文献173