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第1章 导言
1.1作为图像分析的图像处理
1.2交互式图形学的优点
1.3计算机图形学的典型用途
1.4 应用分类
1.5 计算机图形学硬件与软件的发展
1.5.1输出技术
1.5.2输入技术
1.5.3软件的可移植性与图形标准
1.6交互式图形学的概念框架
1.6.1概述
1.6.2应用建模
1.6.3对图形系统描绘观察的内容
1.6.4交互处理
1.7 小结
习题
第2章 简单光栅图形软件包（SRGP）的编程
2.1用SRGP画图
2.1.1图形图元的规格
2.1.2属性
2.1.3填充图元及其属性
2.1.4存储和恢复属性
2.1.5文本
2.2基本交互处理
2.2.1人的因素
2.2.2逻辑输入设备
2.2.3采样与事件驱动处理
2.2.4采样模式
2.2.5事件模式
2.2.6交互处理中的关联拾取
2.2.7设置设备度量和属性
2.3光栅图形特性
2.3.1 画布
2.3.2矩形框的裁剪
2.3.3 SRGP_copyPixel操作
2.3.4写模式或RasterOp
2.4 SRGP的局限性
2.4.1 应用程序坐标系统
2.4.2为了重新定义存储图元
2.5小结
习题
程序设计项目
第3章 二维图元的基本光栅图形学算法
3.1概述
3.1.1显示系统体系结构的含义
3.1.2软件中的输出流水线
3.2直线的扫描转换
3.2.1基本增量算法
3.2.2 中点线算法
3.2.3补充要点
3.3圆的扫描转换
3.3.1八方向对称性
3.3.2 中点圆算法
3.4椭圆的扫描转换
3.5填充矩形
3.6填充多边形
3.6.1水平边
3.6.2狭长条
3.6.3边相关性和扫描线算法
3.7填充椭圆弧区域
3.8图案填充
3.9宽图元
3.9.1复制像素
3.9.2移动画笔
3.9.3填充边界之间的区域
3.9.4用宽折线进行逼近
3.10线型和笔型
3.11 光栅空间的裁剪操作
3.12线段裁剪
3.12.1裁剪端点
3.12.2利用求解联立方程组的线段裁剪
3.1 2.3 Cohen-Sutherland线裁剪算法
3.12.4参数化的线裁剪算法
3.13圆和椭圆的裁剪
3.14多边形裁剪
3.15 生成字符
3.15.1定义和裁剪字符
3.15.2一种文本输出图元的实现
3.16 SRGP_copyPixel
3.17 反走样
3.17.1 增加分辨率
3.17.2未加权的区域采样
3.17.3加权区域采样
3.17.4 Gupta-Sproull反走样线扫描算法
3.18小结
习题
第4章 图形硬件
4.1 硬拷贝技术
4.2显示技术
4.3光栅扫描显示系统
4.3.1简单的光栅显示系统
4.3.2具有外围显示处理器的光栅显示系统
4.3.3显示处理器的附加功能
4.3.4具有集成显示处理器的光栅显示系统
4.4视频控制器
4.4.1查找表动画
4.4.2位图变换和窗口技术
4.4.3视频混合
4.5随机扫描显示处理器
4.6用于操作者交互的输入设备
4.6.1定位设备
4.6.2键盘设备
4.6.3定值设备
4.6.4选择设备
4.7图像扫描仪
习题
第5章 几何变换
5.1 维变换
5.2齐次坐标和二维变换的矩阵表示
5.3 维变换的合成
5.4窗口到视口的变换
5.5效率
5.6三维变换的矩阵表示
5.7三维变换的合成
5.8坐标系的变换
习题
第6章 三维空间的观察
6.1投影
6.1.1透视投影
6.1.2平行投影
6.2指定一个任意的三维视图
6.3三维观察的例子
6.3.1透视投影
6.3.2 平行投影
6.3.3有限的视见体
6.4平面几何投影的数学
6.5实现平面几何投影
6.5.1 平行投影
6.5.2透视投影
6.5.3用三维规范视见体进行裁剪
6.5.4在齐次坐标中裁剪
6.5.5映射到一个视口
6.5.6实现小结
6.6坐标系统
习题
第7章 对象的层次结构和简单的PHIGS系统
7.1 几何造型
7.1.1什么是模型
7.1.2 几何模型
7.1.3 何模型中的层次
7.1.4模型、应用程序和图形系统间的关系
7.2保留模式图形包的特点
7.2.1 中央结构存储库及其优点
7.2.2保留模式软件包的局限性
7.3定义和显示结构
7.3.1打开和关闭结构
7.3.2定义输出图元及其属性
7.3.3提交结构进行显示遍历
7.3.4 见察
7.3.5 i通过窗口管理共享屏幕的图像应用
7.4模型变换
7.5层次式结构网络
7.5.1两层层次结构
7.5.2简单的三层层次结构
7.5.3自底向上构造的机器人
7.5.4交互式造型程序
7.6显示遍历中的矩阵合成
7.7层次结构中外观属性的处理
7.7.1继承法则
7.7.2 SPHIGS的属性及文字不受变换影响
7.8屏幕的更新和绘制模式
7.9 用于动态效果的结构网络编辑
7.9.1利用索引和标记访问元素
7.9.2内部结构的编辑操作
7.9.3改进编辑方法的一些实例块
7.9.4如何控制屏幕图像的自动再生
7.10交互
7.10.1定位器
7.10.2关联拾取
7.11其他输出特性
7.11.1属性包
7.11.2高亮度与不可见性的名字集
7.11.3图像交换与元文件
7.12实现问题
7.12.1绘制
7.12.2关联拾取
7.13层次模型的优化显示
7.13.1省略
7.13.2参考结构
7.14 PHIGS中层次模型的局限性
7.14.1简单层次结构的局限性
7.14.2 SPHIGS“参数传递的局限性
7.15层次建模的其他形式
7.15.1过程层次
7.15.2数据层次
7.15.3利用数据库系统
7.16 小结
习题
第8章 输入设备、交互技术与交互任务
8.1交互硬件
8.1.1定位设备
8.1.2键盘设备
8.1.3定值设备
8.1.4选择设备
8.1.5其他设备
8.1.6三维交互设备
8.1.7设备级人的因素
8.2基本交互任务
8.2.1定位交互任务
8.2.2选择交互任务——大小可变的选项集合
8.2.3选择交互任务——相对固定大小的选项集合
8.2.4文本交互任务
8.2.5定量交互任务
8.2.6三维交互任务
8.3复合交互任务
8.3.1 对话框
8.3.2构造技术
8.3.3动态操纵
习题
第9章 对话设计
9.1 人机对话的形式和内容
9.2用户界面风格
9.2.1所见即所得
9.2.2直接操纵
9.2.3图标化用户界面
9.2.4其他对话形式
9.3一些重要的设计问题
9.3.1一致性
9.3.2提供反馈
9.3.3减少错误概率
9.3.4提供错误恢复
9.3.5容许多种熟练级别
9.3.6减少记忆
9.4模式和语法
9.5视觉设计
9.5.1视觉清晰性
9.5.2视觉编码
9.5.3视觉的一致性
9.5.4布局原则
9.6设计方法学
习题
第10章 用户界面软件
10.1基本的交互处理模型
10.2窗口管理系统
10.3窗口系统中的输出处理
10.4窗口系统中的输入处理
10.5交互技术工具箱
10.6用户界面管理系统
10.6.1 对话序列
10.6.2高级UIMS概念
习题
第11章 曲线与曲面的表示
11.1多边形网格
11.1.1多边形网格的表示
11.1.2多边形网格表示法的一致性
11.1.3平面方程
11.2三次参数曲线
11.2.1 Hermite曲线
11.2.2 Bézier曲线
11.2.3均匀非有理B样条曲线
11.2.4非均匀非有理B样条曲线
11.2.5非均匀有理三次多项式曲线段
11.2.6其他样条曲线
11.2.7曲线分割
11.2.8各种表示法之间的转换
11.2.9曲线绘制
11.2.10三次曲线的比较
11.3 三次参数曲面
11.3.1 Hermite曲面
11.3.2 B6zier曲面
11.3.3 B样条曲面
11.3.4曲面的法线
11.3.5双三次曲面的显示
11.4二次曲面
11.5小结
习题
第12章 实体造型
12.1实体表示
12.2 正则布尔集合运算
12.3基本实体举例法
12.4扫掠表示法
12.5边界表示法
12.5.1多面体和欧拉公式
12.5.2翼边表示法
12.5.3布尔集合运算
12.5.4非多边形的边界表示法
12.6空间划分表示法
12.6.1单元分解法
12.6.2空间位置枚举法
12.6.3八叉树表示法
12.6.4二元空间划分树
12.7构造实体几何
12.8各种表示法的比较
12.9实体造型的用户界面
12.10 小结
习题
第13章 消色差光与彩色光
13.1消色差光
13.1.1选择亮度值——gamma校正
13.1.2半色调逼近
13.2彩色
13.2.1心理物理学
13.2.2 CIE色度图
13.3用于光栅图形的颜色模型
13.3.1 RGB颜色模型
13.3.2 CMY颜色模型
13.3.3 YIQ颜色模型
13.3.4 HSV颜色模型
13.3.5 HLS颜色模型
13.3.6颜色的交互指定
13.3.7在颜色空间中进行插值
13.4颜色再现
13.5在计算机图形学中应用颜色
13.6 小结
习题
第14章 可视图像真实感的探讨
14.1为什么讨论真实感
14.2基本的困难
14.3线条图的绘制技术
14.3.1多正交视图
14.3.2轴测投影和斜投影
14.3.3透视投影
14.3.4深度提示
14.3.5深度裁剪
14.3.6纹理
14.3.7颜色
14.3.8 可见线的判定
14.4明暗图像的绘制技术
14.4.1 可见面的判定
14.4.2光照和明暗处理
14.4.3插值明暗处理
14.4.4材质属性
14.4.5曲面造型
14.4.6改进光照和明暗效果
14.4.7纹理
14.4.8阴影
14.4.9透明性和反射
14.4.10改进的相机模型
14.5改进的物体模型
14.6动力学
14.7立体观测
14.8改进的显示技术
14.9与其他感官的交互
14.10走样与反走样
14.10.1点采样
14.10.2区域采样
14.10.3采样理论
14.10.4滤波
14.10.5重构
14.10.6实际的反走样
14.11 小结
习题
第15章 可见面的判定
15.1 双变量函数
15.2 可见面判定算法中的常用技术
15.2.1相关性
15.2.2透视变换
15.2.3范围与包围体
15.2.4背面消除
15.2.5空间划分
15.2.6层次结构
15.3 可见线判定算法
15.3.1 Roberts算法
15.3.2 Appel算法
15.3.3 光环线算法
15.4 z缓存算法
15.5列表优先级算法
15.5.1深度排序算法
15.5.2二元空间划分树
15.6扫描线算法
15.7区域细分算法
15.7.1 Warnock算法
15.7.2 Weiler-Atherton算法
15.7.3子像素区域细分算法
15.8八叉树算法
15.9曲面算法
15.10可见面光线跟踪
15.10.1相交计算
15.10.2 可见面光线跟踪算法的效率
15.10.3计算布尔集合运算
15.10.4反走样光线跟踪
15.11 小结
习题
第16章 光照和明暗处理
16.1 光照模型
16.1.1环境光
16.1.2漫反射
16.1.3大气衰减
16.1.4镜面反射
16.1.5点光源模型的改进
16.1.6多光源
16.2多边形的明暗处理模型
16.2.1恒定明暗处理
16.2.2插值明暗处理
16.2.3多边形网格的明暗处理
16.2.4 Gouraud明暗处理技术
16.2.5 Phong明暗处理技术
16.2.6插值明暗处理中的问题
16.3 曲面细节
16.3.1曲面细节多边形
16.3.2纹理映射
16.3.3凹凸映射
16.3.4其他方法
16.4阴影
16.4.1扫描线生成阴影算法
16.4.2 对象精确的两步法阴影算法
16.4.3阴影体
16.4.4两遍z缓存阴影算法
16.4.5全局光照阴影算法
16.5透明性
16.5.1无折射的透明性
16.5.2折射透明性
16.6物体间的反射
16.7基于物理的光照模型
16.7.1表面模型的改进
16.7.2微面元分布函数
16.7.3 几何衰减因子
16.7.4菲涅耳项
16.8扩展光源模型
16.9光谱采样
16.10相机模型的改进
16.11全局光照算法
16.12 递归光线跟踪
16.12.1 递归光线跟踪算法的效率考虑
16.12.2一个更佳的照明模型
16.12.3区域采样的不同方法
16.12.4分布式光线跟踪
16.12.5从光源出发的光线跟踪
16.13辐射度方法
16.13.1辐射度方程
16.13.2计算形状因子
16.13.3子结构技术
16.13.4逐步求精算法
16.13.5更加精确的形状因子的计算
16.13.6镜面反射
16.13.7辐射度和光线跟踪的结合
16.14.绘制流水线
16.14.1局部光照绘制流水线
16.14.2全局光照绘制流水线
16.14.3设计灵活的绘制法
16.14.4逐步求精方法
16.15小结
习题
第17章 图像处理和存储
17.1什么是图像
17.2滤波
17.3图像处理
17.4图像的几何变换
17.4.1基本几何变换
17.4.2带滤波的几何变换
17.4.3其他图案映射技术
17.5多重变换
17.5.1多重变换的代数学
17.5.2利用滤波生成变换后的图像
17.5.3评价变换方法
17.6图像合成
17.6.1 α通道合成
17.6.2其他合成方法
17.6.3通过填充机制生成α值
17.6.4用于图像组装的一个界面
17.7图像存储机制
17.7.1存储图像数据
17.7.2用于图像压缩的迭代函数系统
17.7.3图像属性
17.8图像的特殊效果
17.9 小结
习题
第18章 高级光栅图形体系结构
18.1简单光栅显示系统
18.1.1帧缓冲内存访问问题
18.1.2动态存储器
18.1.3提高帧缓冲内存带宽
18.1.4视频RAM
18.1.5 高分辨率显示器的帧缓存
18.2显示处理器系统
18.2.1外部显示处理器
18.2.2德克萨斯仪器公司的TMS34020——单芯片外部显示处理器
18.2.3集成的图形处理器
18.2.4 Intel的i860——一个具有集成3D图形支持的单芯片微处理器
18.2.5三个性能障碍
18.3标准图形流水线
18.3.1显示遍历
18.3.2模型变换
18.3.3简单接受／简单拒绝的区分
18.3.4光照处理
18.3.5 见察变换
18.3.6裁剪
18.3.7除以w并映射到3D视口
18.3.8光栅化
18.3.9一个样板应用的性能要求
18.4多处理简介
18.4.1流水线
18.4.2并行性
18.4.3多处理器图形系统
18.5流水线前端体系结构
18.5.1应用程序和显示遍历
18.5.2几何变换
18.5.3简单接受／简单拒绝的区分
18.5.4光照处理
18.5.5裁剪
18.5.6除w并映射到3D视口
18.5.7前端流水线的限制
18.6并行前端体系结构
18.6.1显示遍历
18.6.2重组并行数据流
18.6.3流水线同并行性的比较
18.7多处理器光栅化体系机构
18.7.1 以物体为序的流水线体系结构
18.7.2 以图像为序的流水线体系结构
18.7.3流水线光栅化的限制和对并行性的需求
18.8图像并行光栅化
18.8.1 内存划分体系结构
18.8.2 Silicon Graphics公司的POWERIRIS 4D/240GTX——一个交叉划分帧缓冲内存体系结构
18.8.3逻辑增强的内存
18.9物体并行光栅化
18.9.1每图元一个处理器的流水线
18.9.2基于树结构的每图元一个处理器的体系结构
18.9.3物体并行性和图像并行性的比较
18.10混合并行光栅化
18.10.1虚拟缓冲区和虚拟处理器
18.10.2并行虚拟缓冲区体系结构
18.10.3图像合成体系结构
18.11增强的显示能力
18.11.1 对多窗口的支持
18.11.2 对增加的真实感的支持
18.11.3 Stellar GS2000——促进真实感绘制的紧密集成的体系结构
18.11.4对高级图元的支持
18.11.5对增强的3D感知的支持
18.11.6实时飞行模拟器
18.12小结
习题
第19章 高级几何与光栅算法
19.1裁剪
19.1.1矩形区域对直线的裁剪
19.1.2矩形和其他多边形区域对多边形的裁剪
19.1.3矩形区域裁剪：梁友栋－Barsky多边形算法
19.1.4 Weiler多边形算法
19.2图元的扫描转换
19.2.1属性
19.2.2 评价扫描转换算法的准则
19.2.3直线的其他考察方式
19.2.4高级折线算法
19.2.5画圆算法的改进
19.2.6一般圆锥曲线算法
19.2.7宽图元
19.2.8填充图元
19.3反走样
19.3.1直线的反走样
19.3.2圆的反走样
19.3.3圆锥曲线的反走样
19.3.4一般曲线的反走样
19.3.5矩形、多边形和直线端点的反走样
19.4文字的特殊问题
19.5填充算法
19.5.1 区域类型、连通性和填充
19.5.2基本填充算法
19.5.3软填充算法
19.6加速copyPixel
19.7形状数据结构和形状代数
19.8 用bitBlt管理窗口
19.9 页面描述语言
19.10 小结
习题
第20章 高级建模技术
20.1前述技术的扩展
20.1.1采用样条的高级建模技术
20.1.2基于噪声的纹理映射
20.2 过程模型
20.3分形模型
20.4基于文法的模型
20.5粒子系统
20.6体绘制
20.7基于物理的建模
20.7.1基于约束的建模
20.7.2布面和柔软表面的建模
20.7.3实体建模
20.7.4地形建模
20.8模拟自然物体和合成物体的特殊模型
20.8.1波浪
20.8.2云层和气象
20.8.3湍流
20.8.4滴状物体
20.8.5生物
20.8.6人
20.8.7来自于娱乐业的一个例子
20.9自动放置物体
20.10小结
习题
第21章 动画
21.1传统动画和计算机辅助动画
21.1.1传统动画
21.1.2计算机辅助动画
21.1.3插值
21.1.4简单的动画效果
21.2 计算机动画语言
21.2.1线性表表示法
21.2.2通用计算机语言
21.2.3图形语言
21.3动画控制方法
21.3.1完全显式的控制
21.3.2过程化控制
21.3.3基于约束的系统
21.3.4真实动作跟踪
21.3.5演员
21.3.6 运动学和动力学
21.3.7基于物理的动画
21.4动画的基本规则
21.5动画特有的一些问题
21.6小结
习题
附录 计算机图形学的数学基础
参考文献
索引
