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三维计算机图形学

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

作者:
孔令德 等
定价:
58.00元
ISBN:
978-7-04-053471-9
版面字数:
680.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
出版时间:
2020-05-28
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机类专业核心课程
三级分类:
计算机图形学

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,本书从光照入手重点讲解以“Utah茶壶”为案例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,并依据图形生成原理将每个算法封装为类,集成所有类构造三维场景。

本书主要知识点有简单三维物体和自由曲面的建模方法、三维几何变换算法、透视投影算法、三角形填充算法、深度缓冲消隐算法、光照模型算法、纹理映射算法、光线跟踪算法和辐射度方法。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的编程实现。书中提供了Visual C++ 2010之MFC绘图函数的使用方法,帮助初学者熟悉使用C++语言绘图。本书适合作为高等学校计算机、数字媒体技术等相关专业本科生、研究生教材,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

三维计算机图形学数字课程与纸质教材一体化设计,紧密配合。数字课程涵盖综合微视频、电子课件、源程序等形式的教学资源,充分运用多种形式媒体资源,丰富了知识的呈现形式,拓展了教材内容。在提升课程教学效果同时,为学生学习提供了思维与探索的空间。

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