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第一章 绪论1

1.1 计算机图形学1

1.2 计算机图形学的应用领域1

1.2.1 计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）2

1.2.2 动画2

1.2.3 艺术2

1.2.4 科学计算可视化2

1.2.5 图形显示和绘制2

1.2.6 计算机辅助教学（CAI）2

习题3

第二章 计算机图形系统4

2.1 系统的构成4

2.2 常用图形输入设备4

2.2.1 鼠标器5

2.2.2 数字化仪5

2.2.3 图形扫描仪5

2.3 常用图形输出设备6

2.3.1 图形显示器6

2.3.2 绘图仪9

2.3.3 激光打印机10

2.3.4 喷墨打印机11

习题12

第三章 计算机图形学的基本算法13

3.1 直线的扫描转换13

3.2 圆的生成16

3.2.1 正多边形逼近算法16

3.2.2 Bresenham算法18

3.3 多边形填充20

3.3.1 多边形的扫描转换20

3.3.2 边标志填充算法25

3.3.3 种子填充算法26

习题28

第四章 裁剪与变换30

4.1 二维坐标系统30

4.1.1 世界坐标系30

4.1.2 设备坐标系30

4.1.3 规格化设备坐标系30

4.2 窗口—视区的变换31

4.3 二维图形的裁剪33

4.3.1 点的裁剪33

4.3.2 直线的裁剪33

4.3.3 多边形的裁剪37

4.4 二维图形的几何变换40

4.4.1 图形的变换方法40

4.4.2 二维图形的基本变换40

4.4.3 组合变换46

4.5 三维形体的几何变换48

4.5.1 比例变换49

4.5.2 平移变换49

4.5.3 对称变换50

4.5.4 错切变换50

4.5.5 旋转变换52

5.4.6 组合变换54

4.6 投影变换57

4.6.1 投影的概念57

4.6.2 三视图的变换矩阵58

4.6.3 轴测投影的变换矩阵59

4.6.4 透视投影的变换矩阵62

4.7 三维形体的观察流水线69

4.7.1 PHIGS坐标系统和坐标变换69

4.7.2 观察方向变换69

4.7.3 观察映射变换72

习题78

第五章 曲线曲面80

5.1 曲线、曲面参数表示的基础知识80

5.1.1 矢量80

5.1.2 曲线与曲面的参数表示80

5.1.3 插值、逼近、拟合与光顺82

5.1.4 曲线的参数连续性和几何连续性82

5.2 参数三次样条曲线83

5.2.1 参数三次样条曲线的力学背景83

5.2.2 三次曲线方程84

5.2.3 三切矢方程85

5.2.4 边界条件87

5.2.5 计算插值89

5.3 贝齐尔曲线90

5.3.1 贝齐尔曲线的表示式90

5.3.2 贝齐尔曲线的性质93

5.3.3 贝齐尔曲线的线性运算94

5.3.4 贝齐尔曲线的分割95

5.3.5 贝齐尔曲线的拼接97

5.4 B样条曲线99

5.4.1 基本概念100

5.4.2 各种类型的B样条曲线104

5.4.3 计算B样条曲线上点的德布尔算法113

5.4.4 B样条曲线转换为分段贝齐尔曲线的算法115

5.4.5 B样条曲线的反算117

5.5 贝齐尔曲面120

5.5.1 定义贝齐尔曲面的张量积方法120

5.5.2 贝齐尔曲面的性质121

5.5.3 贝齐尔曲面的拼接122

5.5.4 贝齐尔曲面的片分割与三角化123

5.6 B样条曲面128

5.6.1 B样条曲面及其性质128

5.6.2 B样条曲面的正算129

5.6.3 B样条曲面的反算129

习题132

第六章 图形的数据结构134

6.1 概述134

6.2 构成图形的几何信息和拓扑信息135

6.2.1 几何元素的定义135

6.2.2 平面立体的拓扑关系135

6.3 形体的三种模型136

6.3.1 线框模型136

6.3.2 表面模型137

6.3.3 实体模型137

6.4 线性表138

6.4.1 线性表的逻辑结构及插入和删除138

6.4.2 线性表的顺序存储结构139

6.4.3 数组141

6.5 矩阵压缩存储142

6.5.1 特殊矩阵的存储142

6.5.2 稀疏矩阵的存储及其乘法143

6.6 线性表的链式存储结构149

6.6.1 线性链表149

6.6.2 循环链表154

6.6.3 双向链表155

6.7 排序155

6.7.1 概述156

6.7.2 起泡排序156

6.7.3 选择排序法157

6.7.4 插入排序法158

习题161

第七章 隐藏面、线的消除162

7.1 概述162

7.2 消隐算法常用的几种几何计算方法164

7.2.1 两直线段的交点164

7.2.2 平面多边形的外法矢量165

7.2.3 包含性检验165

7.2.4 包围盒检验166

7.2.5 交矩形检验166

7.2.6 深度检验167

7.2.7 平面和棱边的分类168

7.3 凸多面体的消隐169

7.4 任意平面立体的隐藏线消除170

7.4.1 算法的基本思路170

7.4.2 剔除朝后面和建立潜在可见面表170

7.4.3 建立潜在可见棱边表171

7.4.4 求每条潜在可见棱边与各个朝前面的隐藏关系172

7.5 深度（z）缓冲器算法173

7.6 扫描线深度缓冲器算法175

习题176

第八章 真实感图形的显示177

8.1 基本光照模型177

8.2 颜色181

8.3 法线矢量的计算181

8.4 镜面反射光线矢量的计算182

8.5 多边形的明暗处理182

8.5.1 兰伯特明暗处理法183

8.5.2 古兰德明暗处理法183

8.5.3 冯氏明暗处理法184

习题185

参考文献186