计算机图形学
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北京海淀
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作者张燕、李楠、潘晓光
出版社清华大学出版社
ISBN9787302530831
出版时间2019-08
装帧其他
开本其他
定价49元
货号1201937531
上书时间2024-05-09
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目录
第一章 绪论1
第一节 计算机图形学及相关概念3
第二节 计算机图形学的发展简况5
一、硬件平台5
二、基础理论5
三、实际应用6
四、SIGGRAPH6
第三节 计算机图形学的应用领域7
一、计算机辅助设计与制造7
二、科学计算可视化7
三、虚拟现实8
四、计算机艺术8
五、计算机动画与娱乐8
六、地理和自然资源的图形显示9
七、教学与培训9
八、图形用户接口9
第四节 计算机图形学的相关开发技术10
一、OpenGL技术10
二、ACIS技术10
三、DirectX技术10
四、Java3D技术11
五、VRML技术11
六、Web 3D技术12
本章知识结构图12
本章小结13
复习思考题14
第二章 计算机图形系统15
第一节 计算机图形系统的组成16
一、计算机图形系统的功能16
二、计算机图形系统的结构17
第二节 图形输入设备及数据输入20
一、图形输入设备20
二、数据输入22
第三节 图形输出设备23
第四节 典型硬件设备的工作原理27
一、图形显示与观察设备27
二、绘图设备的工作原理32
三、3D打印机的工作原理33
第五节 图形软件及标准35
一、图形软件35
二、图形标准35
本章知识结构图36
本章小结37
复习思考题38
第三章 Visual C++6.0图形编程基础39
第一节 Visual C++6.0应用程序
开发方法40
一、Visual C++的集成开发环境40
二、应用程序工程的建立方法40
三、输入源程序进行程序设计43
第二节 图形设备接口和图形程序设计44
一、图形设备接口44
二、绘制基本图形46
三、画笔与画刷50
四、文本显示55
第三节 鼠标编程56
一、鼠标消息处理57
二、捕捉鼠标58
三、鼠标编程综合示例58
第四节 菜单程序设计63
一、菜单编辑器63
二、菜单消息响应65
三、菜单设计综合示例66
本章知识结构图68
本章小结69
复习思考题69
第四章 基本图元生成71
第一节 点的生成73
第二节 直线的生成74
一、DDA算法74
二、Bresenham算法78
第三节 圆的生成83
一、坐标法83
二、折线逼近法85
三、Bresenham圆(圆弧)生成算法87
第四节 区域填充的基本应用和概念91
一、“画图”软件中的区域填充91
二、AutoCAD中的区域填充92
三、区域填充的相关概念93
第五节 区域填充算法94
一、种子填充算法与实例解析94
二、扫描线种子填充算法及
实例解析99
三、扫描线转换填充算法103
四、边填充算法及其改进方法108
第六节 字符的生成109
一、点阵字符110
二、矢量字符111
三、点阵字符和矢量字符的比较111
本章知识结构图112
本章小结112
复习思考题113
第五章 自由曲线曲面的设计115
第一节 自由曲线与曲面的数学基础117
一、曲线曲面表示117
二、插值和逼近118
三、参数连续性和几何连续性120
第二节 Hermite样条曲线121
一、样条曲线的概述121
二、Hermite样条边界条件与参数
方程表达122
三、Hermite样条曲线的调和函数及
坐标分量表达124
四、Hermite样条曲线的特点124
第三节 Cardinal曲线127
一、Cardinal曲线的初始条件127
二、Cardinal曲线的方程与矩阵
推导128
三、Cardinal样条曲线的调和
函数129
四、Hermite和Cardinal样条曲线的
构图特点130
第四节 Bézier曲线132
一、Bézier曲线的定义及数学
表达式133
二、Bézier曲线的性质133
三、三次Bézier曲线的调和
函数与数学表达135
四、Bézier曲线的光滑连接137
五、Bézier曲线的构图特点138
第五节 B样条曲线140
一、B样条曲线的定义140
二、三次B样条曲线调和函数及
参数方程140
三、B样条曲线的性质142
四、三次B样条的几种特殊情况145
五、控制三次B样条曲线几何
形态的方法146
第六节 Coons曲面151
第七节 Bézier曲面154
一、Bézier曲面的数学表示式154
二、双三次Bézier曲面154
第八节 B样条曲面157
一、B样条曲面的数学表示式157
二、双三次B样条曲面157
本章知识结构图161
本章小结162
复习思考题162
第六章 图形变换163
第一节 AutoCAD中的图形变换164
第二节 几何变换的基本原理165
第三节 平移变换与实例设计166
一、二维平移变换166
二、三维平移变换166
第四节 比例变换与实例设计168
一、二维比例变换168
二、三维比例变换171
第五节 旋转变换与实例设计172
一、二维旋转变换172
二、三维旋转变换174
第六节 对称变换与实例设计178
一、二维对称变换178
二、三维对称变换184
第七节 错切变换与实例设计185
一、二维错切变换185
二、三维错切变换186
第八节 复合变换与仿射变换188
一、复合变换188
二、仿射变换189
第九节 投影变换190
一、投影变换的分类190
二、平行投影191
三、透视投影193
本章知识结构图195
本章小结196
复习思考题196
第七章 图形裁剪198
第一节 二维观察流程200
第二节 窗口—视区的变换202
第三节 图形裁剪的基本概念206
一、点的裁剪207
二、直线段和窗口的关系207
第四节 直线段裁剪207
一、编码裁剪算法208
二、中点分割裁剪算法212
三、参数化线段裁剪算法213
第五节 多边形裁剪215
一、逐边裁剪法216
二、双边裁剪法219
第六节 其他类型的图形裁剪220
一、非矩形裁剪窗口的线段裁剪220
二、曲线的裁剪220
三、字符的裁剪220
第七节 三维裁剪221
一、三维裁剪空间221
二、三维编码裁剪算法222
本章知识结构图224
本章小结225
复习思考题225
第八章 三维几何造型227
第一节 三维几何造型中的元素228
一、点229
二、边229
三、环229
四、面229
五、体230
六、体素231
第二节 形体的存储模型231
一、线框模型231
二、表面模型232
三、实体模型233
第三节 三维形体的表示方法234
一、构造实体几何表示法235
二、扫描表示法236
三、分解模型表示法237
四、边界表示法239
五、混合模型表示法240
本章知识结构图240
本章小结241
复习思考题241
第九章 分形曲线与函数迭代系统242
第一节 分形的提出与分形维数244
一、分形的萌芽244
二、分形维数245
三、分形的几何特征246
四、分形图形与欧氏图形的区别247
第二节 典型分形曲线的递归算法247
一、Koch曲线的递归算法及
雪花的生成247
二、Peano_Hilbert曲线250
三、Sierpinski三角形与Sierpinski
地毯252
第三节 迭代函数系统253
一、仿射变换与IFS码254
二、IFS迭代算法255
三、IFS植物构形259
本章知识结构图261
本章小结262
复习思考题262
第十章 计算机图形学专题设计263
第一节 鱼群的卡通图形设计263
一、利用B样条曲线实现单尾鱼
设计264
二、利用图形变换实现鱼群设计266
三、利用区域填充的着色处理269
第二节 自由曲面与IFS结合的景物
设计269
一、二维图形的迭代函数系统
(IFS)的建立270
二、图形变换与三维树木生成270
三、果树造型设计272
四、自由曲面与山坡模拟273
第三节 一个小型交互式绘图软件设计274
一、微机交互绘图软件包的典范——AutoCAD274
二、绘图软件设计原则275
三 文档/视图结构276
四、小型交互式绘图软件的
设计与实现277
本章小结280
复习思考题281
参考文献282
内容摘要
《计算机图形学》以培养应用型人才为目标进行内容规划，突出对应用能力的培养和训练。全书内容包括绪论、计算机图形系统、Visual C++ 6.0图形编程基础、基本图元生成、自由曲线曲面的设计、图形变换、图形裁剪、三维几何造型、分形曲线与函数迭代系统和计算机图形学专题设计等。本书按照知识点录制了全部课程视频，可以借助二维码通过“扫一扫”方式学习。
《计算机图形学》可作为高校本科生计算机及相关专业课程的教材或参考书，也可作为计算机图形学爱好者的入门书籍。
主编推荐
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精彩内容
计算机图形学是20世纪40年代开始起步，70年代时随着计算机硬件性价比大幅提升而得到迅速发展，尤其在1990年以后以计算机图形学为支撑的科学计算机可视化、虚拟现实、计算机动画等技术成果进入寻常百姓的日常生活中，更加促进了计算机图形学软、硬件的高速发展。高等学校的计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、数字媒体艺术、动画等专业一般把计算机图形学列为专业(基础)课。计算机图形学无论是理论还是应用，其内容都很庞大。在实际教学中受限于课时安排，对计算机图形学内容的取舍很好关键。本书将应用型人才培养的目标贯穿到教材设计中，删减大量繁杂的公式推导，但保留直接与算法相关的理论内容。本书编写中注重将计算机图形学的基本理论与读者日常接触的图形软件进行对比介绍，便于读者理解概念掌握图形算法本质，并进一步深化应用实现综合场景案例设计。
本书的作者在计算机图形学课程的精品课、双语教学示范课、资源共享课建设中做了多年的探索，在教学实践和科研成果的基础上设计内容结构。全书由10章组成。第一章绪论，介绍计算机图形学及其有关概念，计算机图形学的发展、应用及相关技术。第二章计算机图形系统，介绍计算机图形系统的功能、结构，图形输入输出设备，显示器、绘图仪、3D打印机的工作原理，图形标准与软件等。第三章Visual C++ 6.0图形编程基础，重点介绍与图形相关的Visual C++ 6.0应用程序开发方法，包括图形设备接口和图形程序设计，交互图形设计的鼠标消息处理、捕捉鼠标、鼠标橡皮筋技术、菜单设计等；第四章基本图元生成，介绍基本图元点、直线、圆(圆弧)的生成算法，区域填充算法，点阵字符和矢量字符生成。第五章自由曲线曲面的设计，重点阐述Hermite、Cardinal、Bézier和B样条曲线的定义、性质，矩阵表达式，对曲线形状的控制能力；Coons、Bézier、B样条曲面的参数表示，初始边界条件，曲面形状的控制，曲面片的拼接。第六章图形变换，介绍二维几何变换、三维几何变换和投影变换。第七章图形裁剪，内容包括二维观察流程、窗口-视区变换、二维裁剪和三维裁剪等。第八章三维几何造型，介绍几何造型中的基本元素，形体的存储模型和三维形体的表示方法。第九章分形曲线与函数迭代系统，描述分形几何特征，典型分形曲线递归算法，迭代函数系统与算法实现，以及IFS植物构形。第十章计算机图形学专题设计，提供了两个专题设计案例，分别是鱼群的卡通图形设计、自由曲面与IFS结合的景物设计。每一个案例的设计实现均需要结合多个章节的内容才能最终得以完成。同时给出了一个小型交互式绘图软件的案例，其目标是模拟AutoCAD软件在Visual C++ 6.0环境下设计一个小型交互绘图软件。
本书在内容设计上具有如下特点：
(1)以培养创新型应用人才为目标，突出对学生应用能力的培养与训练。
一是面向应用能力的培养与训练，本教材精选课程内容，注重理论联系实际，将市场上主流图形软件的相应功能引入课程中进行对比分析与比较，便于学生加深理解，更重要的是强化了工程应用的概念。
二是教材的内容组织上，突出案例的选择和实例设计。从总体结构上专门设计了图形编程基础(第三章)和计算机图形学专题设计(第十章)内容，强化应用能力的训练。
三是每章的引导案例和案例导学，精心选择了影视大片、动画游戏、自然界奇妙景观、数控加工、互联网技术等与计算机图形学相关的内容进行整理，增强了课程内容与实际生活的联系，有助于激发读者探求科学前沿技术的好奇心。
四是每章末给出了本章的知识结构图，知识结构图更切合计算机图形学的特点，用图形化的语言描述课程知识点内在的联系。
(2)引进新技术参与教学实现真正的贯穿式+立体化教学。
一是本书作者按照知识点录制了全部课程视频，大部分课程视频短小以突出知识点的讲解，读者通过访问课程视频可以随时随地学习感兴趣的内容。
二是借助多媒体技术，将书中重点内容做成视频、音频、动画等模式，尤其是Visual C++ 6.0图形编程设计和小型交互绘图软件，均在实际开发环境中进行实时演示操作。
三是借助二维码技术，将课程内容通过“扫一扫”方式进行学习，实现了教学中的“互联网+”碎片化概念。
四是本书内容的更新体现了动态性，可以实时更新学生的很好作品以及不断出现的新技术和新应用。
本书由辽宁石油化工大学张燕、李楠、潘晓光编著。大连铁道大学的任洪海编写了第四章和第十章的部分内容。辽宁石油化工大学王宇彤为课程视频录制和后期剪辑合成提供了完整的技术支持。卢紫微、韩云萍、刘培胜参与了课件设计、实例程序编写等工作。数字媒体技术专业学生王俊力、张满玉为本书提供了部分程序实例代码以及部分插图绘制。
《计算机图形学》课程在建设过程中始终得到纪玉波教授的大力支持，在此表示诚挚的谢意！辽宁北四达数字信息科技有限公司软件设计师王啸，大连天工建筑设计有限公司不错工程师李铎参与了本书的案例设计，并结合公司和企业实际开发了其他案例。因受篇幅，这些案例可以通过“扫一扫”获得。
本书在编写过程中借鉴了国内外许多专家、学者的观点，参考了相关教材、专著、网络资料，在此向有关作者表示衷心的感谢！
由于编者水平有限，书中难免存在不足和疏漏，敬请各位专家、读者批评指正。
编 者
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