計算機圖形學pdf

2019年6月21日23:28:53 發表評論 26
摘要

《計算機圖形學》可作為高等院校計算機圖形學的基礎教材,對軟件開發人員解決實際問題也有很高的參考價值。

計算機圖形學 內容簡介

《計算機圖形學》與大多數傳統的計算機圖形學教材不同,它僅簡要介紹交互式計算機圖形學方面的基本知識,主要側重于介紹計算機圖形學在數學及其他科學領域的應用,解決實際問題。《計算機圖形學》按照計算機圖形學的傳統順序介紹視覺交流、視圖變換和投影處理、建模、繪制、光照、著色處理,以及OpenGL API如何實現基本概念和技術,使學生理解并學會使用圖形API實現圖形操作,為觀察者創造有效的圖像。

計算機圖形學 目錄

前言

第0章 導論1

0.1 視覺交流與計算機圖形學1

0.2 視覺交流的基本概念2

0.2.1 使用合適的信息表示方式2

0.2.2 圖像應突出重點2

0.2.3 使用合適的信息展示級別2

0.2.4 采用合適的信息格式3

0.2.5 注意圖像顯示的準確性3

0.2.6 理解并尊重觀眾的文化背景3

0.2.7 使交互成為用戶熟悉的高效操作4

0.3 三維幾何和幾何流水線5

0.3.1 場景與視圖5

0.3.2 三維模型坐標系5

0.3.3 三維世界坐標系5

0.3.4 三維眼坐標系6

0.3.5 投影6

0.3.6 裁剪

0.3.7 選擇透視投影或正交投影

0.3.8 二維眼坐標

0.3.9 二維屏幕坐標

0.4 外觀屬性

0.5 觀察過程

0.6 圖形卡

0.7 一個簡單的OpenGL程序

0.8 OpenGL擴展

0.9 小結

0.10 本章 的OpenGL術語表

0.11 思考題

0.12 練習題

0.13 實驗題

第1章 視圖變換和投影

第2章 建模原理

第3章 在OpenGL中實現建模

第4章 建模的數學基礎

第5章 顏色及其混合

第6章 光照處理和著色處理

第7章 事件和交互式編程

第8章 紋理映射

第9章 圖形在科學計算領域中的應用

第10章 繪制與繪制流水線

第11章 動力學和動畫

第12章 高性能圖形技術

第13章 插值與樣條建模

第14章 非多邊形圖形技術

第15章 硬拷貝

參考文獻和資源

附錄

索引

計算機圖形學 精彩文摘

第0章 導論

本章介紹計算機圖形學的基本概念,使讀者能把握本書的內容框架。本章重點介紹三個關鍵領域,以便使讀者了解本書相關內容的背景知識。

第一個關鍵領域是圖形學在視覺交流中所起的作用。我們認為交流是學習和應用計算機圖形學的最主要目的,因此,本書很多節討論的內容都與如何對視覺交流進行有效支持有關。事實上,在后面關于科學領域的計算機圖形學章節中(第9章),主題就是在科學領域生成有效交流的圖像。開始學習計算機圖形學時,我們提出一些基本的交流原則,這些原則是在生成計算機圖形顯示時必須時刻銘記的。

第二個關鍵領域討論由三維幾何流水線管理的三維幾何變換和由繪制流水線管理的計算機圖形物體外觀屬性。幾何流水線顯示了要生成圖像所必須指定的關鍵信息,和要表示圖像時圖形系統應完成的計算過程。我們先介紹外觀屬性表示的幾種方法,繪制流水線將在后面(第10章)再介紹。

第三個關鍵領域是0penGL圖形API在圖形學程序中的使用方法。OpenGLAPI是本書采用的主要APl。本章將介紹0penGL的通用程序結構,并給出描述一個特定問題并生成帶動畫的圖象的一個完整的程序實例。在這個例子中,你將看到如何在程序中定義幾何流水線的信息和外觀屬性信息。在本章的練習中,你將有機會對程序作不同的改變,并觀察改變后的不同效果。

0.1視覺交流與計算機圖形學

計算機圖形學在與專家、專業團體、公眾的信息交流方面已經取得了杰出的貢獻。這與其在娛樂領域的應用不同(在娛樂方面,計算機圖形學已很受重視),因為這里所指的信息交流是為了幫助人們深入理解復雜的問題。本書主要關注科學領域的信息交流,話題包括宇宙論,展示宇宙的基本結構;考古學和人類學,展示早期人類群體的組成和文化;生物學和化學,展示靜電力和分子結構如何組成分子鍵;數學,理解高階不穩定微分方程的特征;以及氣象學,研究比如洋流溫度或臭氧層厚度對氣候的影響。

雖然視覺交流及相關的視覺詞匯早已為藝術家、設計師和電影導演們所熟知,但其在科學領域的用途卻是在1987年關于科學計算可視化[visc]報告中才被重點提出。該報告提到計算機圖形學在幫助人腦從圖像理解事物本質的特殊能力中的重要作用。報告引用了RichardHamming在1962年的經典論斷:“計算的目的是洞察事物的本質,而不是獲得數字”,這一論斷在今天計算能生成揭示復雜問題更深層本質的圖像的時代具有很強的實用性,因為圖像比單純數字具有更強的洞察力。

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