本书是“十二五”普通高等教育本科*规划教材,从光照入手**讲解以“Utah茶壶”为代表的自由曲面建模方法,以Blinn-Phong模型和Cook-Torrance模型为代表的局部光照模型算法,以光线跟踪算法和辐射度方法为代表的全局光照模型算法。为引导读者从原理到算法、从算法到代码,逐步深入学习三维计算机图形学,本书精心设计了50多个案例来展示算法效果,让读者从代码中学习算法编程,附录提供了Visual 2010之MFC绘图函数的使用方法。 本书适合作为高等学校计算机及相关专业本科生、研究生教材使用,也可以作为游戏开发、数控加工、VR/AR从业人员的参考书。

前辅文
第1章 双缓冲动画基础
1.1 计算机图形学的概念
1.2 计算机图形学的应用领域
1.2.1 计算机游戏
1.2.2 计算机辅助几何设计
1.2.3 虚拟现实
1.2.4 计算机辅助教学
1.3 计算机图形学的相关学科
1.4 计算机图形学的确立与发展
1.4.1 国外计算机图形学的发展
1.4.2 我国计算机图形学的发展
1.5 图形显示器的工作原理
1.5.1 光栅扫描显示器
1.5.2 液晶显示器
1.6 三维图形显示技术
1.6.1 投影技术
1.6.2 三维立体显示方法
1.7 双缓冲动画技术
1.7.1 双缓冲动画原理
1.7.2 动画技术相关函数
1.8 综合案例1:小球碰撞动画
1.9 本章小结
习题
第2章 简单三维物体建模
2.1 物体的表示方法
2.2 计算机图形学中常用的坐标系
2.3 基于顶点的边界表示法
2.3.1 几何信息与拓扑信息
2.3.2 双表结构
2.4 立方体建模
2.4.1 点表与面表
2.4.2 类的设计
2.5 球体建模
2.5.1 无点表和面表
2.5.2 球体的点表和面表
2.6 综合案例2:金字塔建模
2.7 本章小结
习题
第3章 三维仿射变换
3.1 三维变换
3.1.1 平移变换
3.1.2 缩放变换
3.1.3 旋转变换
3.1.4 反射变换
3.1.5 错切变换
3.1.6 仿射变换
3.2 基于齐次坐标的三维变换
3.2.1 齐次坐标
3.2.2 三维几何变换形式
3.2.3 三维几何变换矩阵
3.2.4 三维基本几何变换矩阵
3.3 三维复合变换
3.3.1 相对于任一参考点的三维变换
3.3.2 相对于任意方向的三维变换
3.4 坐标系变换
3.5 综合案例3:三维球体类动画
3.6 本章小结
习题
第4章 三维投影变换
4.1 投影分类
4.2 正交投影
4.3 斜投影
4.4 透视投影
4.4.1 透视投影坐标系
4.4.2 世界坐标系到观察坐标系的变换
4.4.3 观察坐标系到屏幕坐标系的变换
4.4.4 透视投影分类
4.5 综合案例4:立方体透视投影旋转动画
4.6 本章小结
习题
第5章 自由曲面建模
5.1 Bezier曲线
5.1.1 Bezier曲线的定义
5.1.2 Bezier曲线的几何作图法
5.1.3 Bezier曲线的拼接
5.2 Bezier曲面
5.2.1 双三次Bezier曲面的定义
5.2.2 双三次Bezier曲面的递归细分
5.2.3 双三次Bezier曲面的法向量
5.2.4 双三次Bezier曲面的应用
5.3 综合案例5:Utah茶壶线框模型动画
5.4 本章小结
习题
第6章 直线光栅化
6.1 DDA算法
6.1.1 0≤k≤1斜率的直线
6.1.2 任意斜率的直线
6.2 Bresenham算法
6.2.1 0≤k≤1斜率的直线
6.2.2 整数Bresenham算法
6.2.3 通用整数Bresenham算法
6.2.4 颜色渐变直线算法
6.3 反走样直线
6.3.1 反走样技术分类
6.3.2 超采样技术
6.3.3 反走样简化模型
6.4 Wu反走样直线算法
6.4.1 反走样原理
6.4.2 构造距离误差项
6.4.3 Wu算法
6.4.4 颜色渐变直线反走样算法
6.5 综合案例6:绘制红绿蓝直线校核图
6.6 本章小结
习题
第7章 填充三角形
7.1 多边形的光栅化
7.1.1 多边形的表示方法
7.1.2 多边形的着色模式
7.1.3 马赫带效应
7.1.4 双线性颜色插值算法
7.2 填充矩形
7.2.1 平面着色模式填充矩形
7.2.2 边界像素处理规则
7.2.3 光滑着色模式填充矩形
7.3 边标志算法
7.3.1 基本思想
7.3.2 光滑着色模式填充三角形
7.3.3 光栅化边
7.4 有效边表算法
7.4.1 x扫描线法
7.4.2 示例三角形
7.4.3 有效边与有效边表
7.4.4 桶表与边表
7.5 综合案例7:边标志算法填充正六边形
7.6 本章小结
习题
第8章 可见面算法
8.1 消隐算法分类
8.2 隐藏线消除算法
8.2.1 凸多面体消隐算法
8.2.2 曲面体消隐算法
8.2.3 三维向量类
8.2.4 背面剔除算法
8.3 隐藏面消除算法
8.3.1 三维屏幕坐标系
8.3.2 计算伪深度
8.3.3 面消隐算法分类
8.4 深度缓冲器算法
8.4.1 算法原理
8.4.2 算法描述
8.4.3 计算多边形表面内的采样点深度
8.4.4 初始化缓冲器
8.4.5 匹配缓冲器数组的下标
8.5 深度排序算法
8.5.1 算法原理
8.5.2 算法描述
8.6 综合案例8:三维五角星旋转动画
8.7 本章小结
习题
第9章 三维场景局部光照模型
9.1 颜色模型
9.1.1 原色系统
9.1.2 RGB颜色模型
9.1.3 CMY颜色模型
9.2 简单光照模型
9.2.1 材质属性
9.2.2 环境光
9.2.3 漫反射光
9.2.4 镜面反射光
9.2.5 光源衰减
9.2.6 增加颜色
9.2.7 简单光照模型算法
9.3 光滑着色
9.3.1 三角形网格近似表示曲面
9.3.2 Gouraud明暗处理
9.3.3 Phong明暗处理
9.3.4 Gouraud明暗处理和Phong明暗处理的对比
9.4 CookTorrance局部光照模型
9.4.1 Fresnel项
9.4.2 微平面分布函数
9.4.3 几何衰减因子
9.4.4 漫反射率与镜面反射率的约束关系
9.5 简单透明算法
9.5.1 简单透明算法
9.5.2 雾算法
9.6 简单阴影算法
9.6.1 阴影的分类
9.6.2 两步阴影算法
9.7 纹理映射
9.7.1 纹理的定义
9.7.2 纹理分类
9.7.3 颜色映射
9.7.4 环境映射
9.7.5 两步纹理映射
9.7.6 三维纹理
9.7.7 凹凸纹理
9.7.8 纹理反走样
9.8 综合案例9:Utah茶壶双面纹理映射算法
9.9 本章小结
习题
第10章 复杂场景全局光照模型
10.1 全局光照模型
10.1.1 直接光照与间接光照
10.1.2 绘制方程
10.1.3 光线传播方式
10.2 光线跟踪算法
10.2.1 基本原理
10.2.2 Whitted模型
10.2.3 光线的表示
10.2.4 光线与物体的碰撞测试
10.2.5 几何对象
10.2.6 观察平面
10.2.7 设置三维场景
10.2.8 光线跟踪函数
10.2.9 反射光线函数
10.2.10 折射光线函数
10.2.11 着色函数
10.2.12 阴影函数
10.2.13 反走样函数
10.3 辐射度方法
10.3.1 名词解释
10.3.2 Lambertian反射体
10.3.3 辐射度
10.3.4 形状因子
10.3.5 算法实现
10.4 综合案例10:光线跟踪算法渲染圆环和球的三维场景
10.5 本章小结
习题
第11章 MFC绘图基础
11.1 MFC上机操作步骤
11.1.1 应用程序向导
11.1.2 查看工程信息
11.1.3 类的继承关系
11.2 设置绘图环境
11.2.1 单文档窗口显示参数
11.2.2 CDC派生类
11.2.3 GDI工具类
11.2.4 映射模式
11.2.5 颜色表示
11.2.6 GDI对象
11.3 CDC类的绘图函数
11.4 位图操作
11.4.1 位图分类
11.4.2 颜色表
11.4.3 位图文件结构
11.4.4 位图操作函数
11.5 输出文本和字体
11.5.1 输出文本
11.5.2 输出字体
11.6 交互式绘图
11.7 综合案例11:交互式绘制直线
11.8 本章小结
习题
第12章 实验项目指导
12.1 实验项目设计思想
12.2 实验目的
12.3 实验项目示例
12.4 实验指导
12.5 实验效果
参考文献