《计算机图形学基础》是为适应各类大学本科生学习“计算机图形学”的需要而编写的教材。全书共分10章,第1章简要介绍了计算机图形学的基本概念,应用和发展动态,第2-5章由“外”到“内”计算机图形处理系统的硬件设备、人机交互处理、图形对象在计算机内的表示以及基本图素的生成算法等,第6章主要介绍二维变换和二维观察的概念,第7-10章主要涉及三维图形的变换、处理和绘制。《计算机图形学基础》中还配备了教学光盘,内容包括根据作者多年教学实践总结的电子教案以及学生在教学过程中制干什么的相关教学实例,可供教师学生双方参考。

这套教材是面向21世纪计算机学科系列教材。为什么要组织这套教材?根据什么编写这套教材?这些都是在这篇序言中要回答的问题。
计算机学科是一个飞速发展的学科,尤其是近十年来,计算机向高度集成化、网络化和多媒体化发展的速度一日千里。但是,从另一个方面来看,目前高等学校的计算机教育,特别是教材建设,远远落后于现实的需要。现在的教材主要是根据《教学计划1993》的要求组织编写的。这个教学计划,在制定过程中主要参照了美国IEEE和ACM的《教学计划1991》。
10年来,计算机学科已有了长足发展,这就要求高等学校计算机教育必须跟上形势发展的需要,在课程设置和教材建设上做出相应调整,以适应面向2l世纪计算机教育的要求。这是组织这套教材的初衷。
为了组织好这套教材,全国高等学校计算机教育研究会课程与教材建设委员会在天津召开了“全国高等学校计算机学科课程与教材建设研讨会”,在北京召开了“教材编写大纲研讨会”。在这两次会议上,代表们深入地研讨了全国高校计算机专业教学指导委员会和中国计算机学会教育委员会制定的《计算机学科教学计划2000》以及美国IEEE和ACM的《计算机学科教学计划2001》,这是这套教材参照的主要依据。
IEEE和ACM.的《计算机学科教学计划2001》是在总结了从《计算机学科教学计划1991》到现在,计算机学科十年来发展的主要成果的基础上诞生的。它认为面向2l世纪计算机学科应包括14个主科目,其中12个主科目为核心主科,它们是:算法与分析(AL)、体系结构(AR)、离散结构(DS)、计算科学(cN)、图形学、可视化、多媒体(GR)、网络计算(NC)、人机交互(HC)、信息管理(IM)、智能系统(Is)、操作系统(Os)、程序设计基础(PF)、程序设计语言(PL)、软件工程(SF)、社会、道德、法律和专业问题(SP)。其中除CN和GR为非核心主科日外,其他12项均为核心丰科目。
将2001教学计划与1991教学计划比较可看出
(1)在1991年计划中,离散结构只作为数学基础提出,而在2001计划中,则作为核心主科目提出,显然,提高了它在计算机学科中的地位。
(2)在1991汁划中,未提及网络汁算,而2001计划中,则作为核心主科目提出,以适应网络技术飞速发展的需求。
(3)图形学、可视化与多媒体也是为适应发展要求新增加的内容。
除此之外,2001计划在下述5个方面做凋整:
将程序设计语言引论凋整为程序设计基础,将人一机通信调整为人机交互,将人工智能与机器人学调整为智能系统,将数据库与信息检索调整为信息管理,将数值与符号计算调整为计算科学。

第1章绪论
1.1计算机图形学及其相关概念
1.2计算机图形学的发展
1.2.1计算机图形学的确立
1.2.2硬设备的发展
1.2.3图形软件的发展及软件标准的形成
1.3计算机图形学的应用
1.3.1计算机辅助设计与制造(cAD/cAM)
1.3.2计算机辅助绘图
1.3.3计算机辅助教学(CAI)
1.3.4办公自动化和电子出版技术(Electronic Publication)
1.3.5计算机艺术
1.3.6在工业控制及交通方面的应用
1.3.7在**卫生方面的应用
1.3.8图形用户界面
1.4计算机图形系统
1.4.1计算机图形系统的功能
1.4.2计算机图形系统的结构
1.5计算机图形学研究动态
1.5.1计算机动画
1.5.2地理信息系统
1.5.3人机交互
1.5.4真实感图形显示
1.5.5虚拟现实
1.5.6科学计算可视化
1.5.7并行图形处理
习题1

第2章图形设备
2.1图形输入设备
2.1.1键盘(Keyboard)
2.1.2鼠标器(Mouse)
2.1.3光笔(LightPen)
2.1.4触摸屏(TouchScreen)
2.1.5操纵杆(Joystick)
2.1.6跟踪球(Trackball)和空间球(Space a11)
2.1.7数据手套(DataGlove)
2.1.8数字化仪(Digitizer)
2.1.9图像扫描仪(Scaner)
2.1.10声频输入系统
2.1.11视频输入系统
2.2图形显示设备
2.2.1阴极射线管(CRT)
2.2.2CRT图形显示器
2.2.3平板显示器
2.2.4三维观察设备
2.3图形显示子系统
2.3.1显示子系统结构
2.3.2相关概念
2.3.3PC图形显示卡
2.4图形绘制设备
2.4.1打印机
2.4.2绘图仪
习题2

第3章用户接口及交互式技术
3.1用户接口设计
3.1.1用户模型
3.1.2显示屏幕的有效利用
3.1.3反馈
3.1.4一致性原则
3.1.5减少记忆量
3.1.6回退和出错处理
3.1.7联机帮助
3.1.8视觉效果设计
3.1.9适应不同的用户
3.2逻辑输入设备与输入处理
3.2.1逻辑输入设备
3.2.2输入模式
3.3交互式绘图技术
3.3.1基本交互绘图技术
3.3.2三维交互技术
习题3

第4章图形的表示与数据结构
4.1基本概念
4.1.1基本图形元素与段的概念
4.1.2几何信息与拓扑信息
4.1.3坐标系
4.1.4几何元素
4.1.5实体的定义
4.1.6正则集合运算
4.1.7平面多面体与欧拉公式
4.2三维形体的表示
4.2.1多边形表面模型
4.2.2扫描表示(SweepRepresentation)
4.2.3构造实体几何法
4.2.4空间位置枚举表示
4.2.**叉树
4.2.6BSP树
4.3非规则对象的表示
4.3.1分形几何
4.3.2形状语法
4.3.3微粒系统
4.3.4基于物理的建模
4.3.5数据场的可视化
4.4图形的层次结构
4.4.1段的层次概念
4.4.2层次结构的实现
习题4

第5章基本图形生成算法
5.1直线的扫描转换
5.1.1数值微分法
5.1.2中点Bresenham算法
5.1.3改进的Bresenham算法
5.2圆的扫描转换
5.2.1八分法画圆
5.2.2简单方程产生圆弧
5.2.3qp点Bresenharn画圆
5.3椭圆的扫描转换
5.3.1椭圆的特征
5.3.2椭圆的中点Bresenham算法
5.4多边形的扫描转换与区域填充
5.4.1多边形的扫描转换
5.4.2边缘填充算法
5.4.3区域填充
5.4.4其他相关的概念
5.5字符处理
5.5.1点阵字符
5.5.2矢量字符
5.6属性处理
5.6.1线型和线宽
5.6.2字符的属性
5.6.3区域填充属性
5.7反走样
5.7.1过取样
5.7.2简单的区域取样
5.7.3加权区域取样
习题5

第6章二维变换及二维观察
6.1基本概念
6.1.1齐次坐标
6.1.2几何变换
6.1.3二维变换矩阵
6.2基本几何变换
6.2.1平移变换
6.2.2比例变换
6.2.3旋转变换
6.2.4对称变换
6.2.5错切变换
6.2.6二维图形几何变换的计算
6.3复合变换
6.3.1二维复合平移
6.3.2二维复合比例
6.3.3二维复合旋转
6.3.4其他二维复合变换
6.3.5相对任一参考点的二维几何变换
6.3.6相对任意方向的二维几何变换
6.3.7坐标系之间的变换
6.3.8光栅变换
6.3.9变换的性质
6.4二维观察
6.4.1基本概念
6.4.2用户坐标系到观察坐标系的变换
6.4.3窗口到视区的变换
6.5裁剪
6.5.1点的裁剪
6.5.2直线段的裁剪
6.5.3多边形的裁剪
6.5.4其他裁剪
习题6

第7章三维变换及三维观察
7.1三维变换的基本概念
7.1.1三维齐次坐标变换矩阵
7.1.2几何变换
7.1.3平面几何投影
7.1.4观察投影
7.2三维几何变换
7.2.1三维基本几何变换
7.2.2三维复合变换
7.3平行投影
7.3.1正投影
7.3.2斜投影
7.4透视投影
7.4.1一点透视
7.4.2二点透视
7.4.3三点透视
7.5观察坐标系及观察空间
7.5.1观察坐标系
7.5.2观察空间
7.6三维观察流程
7.6.1用户坐标系到观察坐标系的变换
7.6.2F行投影的规范化投影变换
7.6.3透视投影的规范化投影变换
7.7三维裁剪
7.7.1关于规范化观察空间的裁剪
7.7.2齐次坐标空间的裁剪
习题7

第8章曲线和曲面
8.1曲线曲面基础
8.1.1曲线曲面数学描述的发展
8.1.2曲线曲面的表示要求
8.1.3曲线曲面的表示
8.1.4插值和逼近样条
8.1.5连续性条件
8.1.6样条描述
8.2三次样条
8.2.1自然三次样条
8.2.2三次}termite样条
8.3Bezier曲线曲面
8.3.1Bezier曲线的定义
8.3.2Bezier曲线的性质
8.3.3Bezier曲线的生成
8.3.4Bezier曲面
8.4B样条曲线曲面
8.4.1B样条曲线的定义
8.4.2B样条曲线的性质
8.4.3B样条曲面
8.5有理样条曲线曲面
8.5.1NURBS曲线曲面的定义
8.5.2有理基函数的性质
8.5.3NURBS曲线曲面的特点
8.6曲线曲面的转换和计算
8.6.1样条曲线曲面的转换
8.6.2样条曲线曲面的离散生成
习题8

第9章消隐
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