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计算机图形学——原理、方法及应用(第4版)

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

作者:
潘云鹤主编 童若锋 耿卫东 唐敏 童欣副主编
定价:
59.00元
ISBN:
978-7-04-058250-5
版面字数:
620.000千字
开本:
特殊
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:
2022-07-06
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

本书第3版是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。

本书根据计算机图形学近十余年的重要进展,对内容进行了较大篇幅的扩充,增加了“基于视觉及人工智能的三维重建”“虚拟现实与增强现实”“计算机动画与游戏”“三维运动的碰撞处理”等章节,并在第1章中增加了“计算机图形输入输出设备与系统”一节。同时扩充了真实感图形显示领域的大量新内容。本书加入了对于计算机图形学重要工具OpenGL的介绍,并与相关章节的原理与算法相对照,以增强教材的实用性。

本书可作为高等学校计算机、数字媒体、动画等相关专业的基础教材,也可供计算机图形学或相关领域的爱好者参考。

  • 前辅文
  • 第1章 计算机图形学基本知识
    • 1.1 计算机图形学的概念
    • 1.2 计算机图形学的发展
    • 1.3 计算机图形学的应用
    • 1.4 计算机图形输入输出设备与系统
      • 1.4.1 计算机图形输入输出设备的分类
      • 1.4.2 计算机图形输入设备
      • 1.4.3 计算机图形输出设备
      • 1.4.4 计算机图形设备的组合系统
      • 1.4.5 设备未来发展趋势
    • 1.5 OpenGL基础知识
    • 习题
  • 第2章 基本图形的生成与计算
    • 2.1 直线的生成算法
      • 2.1.1 直线DDA算法
      • 2.1.2 直线Bresenham算法
    • 2.2 圆的生成算法
      • 2.2.1 基础知识
      • 2.2.2 圆的Bresenham算法
    • 2.3 区域填充算法
      • 2.3.1 基础知识
      • 2.3.2 扫描线填色算法
      • 2.3.3 种子填色算法
    • 2.4 字符的生成
      • 2.4.1 点阵式字符
      • 2.4.2 矢量式字符
      • 2.4.3 方向编码式字符
      • 2.4.4 轮廓字形技术
    • 2.5 图形求交
      • 2.5.1 求交点算法
      • 2.5.2 求交线算法
      • 2.5.3 包含判定算法
      • 2.5.4 重叠判定算法
      • 2.5.5 凸包计算
    • 2.6 图形裁剪
      • 2.6.1 直线的裁剪
      • 2.6.2 多边形的裁剪
      • 2.6.3 字符串的裁剪
    • 2.7 OpenGL中的二维图形显示
    • 习题
  • 第3章 图形变换与输出
    • 3.1 图形的几何变换
      • 3.1.1 二维图形几何变换
      • 3.1.2 三维图形几何变换
      • 3.1.3 曲线的几何变换
    • 3.2 坐标系统及其变换
      • 3.2.1 坐标系统
      • 3.2.2 观察变换
      • 3.2.3 投影变换
      • 3.2.4 窗口视区变换
    • 3.3 OpenGL中的变换
    • 习题
  • 第4章 曲线曲面
    • 4.1 曲线和曲面的表示
    • 4.2 Bézier曲线曲面
      • 4.2.1 Bézier曲线
      • 4.2.2 Bézier曲面
    • 4.3 B样条曲线曲面
      • 4.3.1 B样条曲线
      • 4.3.2 B样条曲面
    • 4.4 NURBS曲线曲面
      • 4.4.1 NURBS曲线
      • 4.4.2 NURBS曲面
    • 4.5 细分曲线、曲面
      • 4.5.1 细分曲线和曲面基本知识
      • 4.5.2 细分曲线
      • 4.5.3 细分曲面
    • 4.6 OpenGL中的曲面绘制
    • 习题
  • 第5章 基本造型方法
    • 5.1 概述
    • 5.2 结构实体几何模型
    • 5.3 分解模型
      • 5.3.1 八叉树表达
      • 5.3.2 八叉树的操作
      • 5.3.3 线性八叉树
    • 5.4 边界模型
      • 5.4.1 翼边结构
      • 5.4.2 半边结构
      • 5.4.3 欧拉操作
      • 5.4.4 基本体元的生成
    • 5.5 非传统造型技术
      • 5.5.1 分形造型
      • 5.5.2 粒子系统
    • 习题
  • 第6章 网格重建与几何处理
    • 6.1 Delaunay网格重建
    • 6.2 网格重建的多项式拟合方法
    • 6.3 基于三维微分属性的网格重建
    • 6.4 网格修补
    • 6.5 网格简化
    • 6.6 网格滤波与光顺
    • 习题
  • 第7章 基于视觉及人工智能的三维重建
    • 7.1 基于双目视觉的三维重建
      • 7.1.1 双目视觉三维重建的基本原理及流程
      • 7.1.2 传统立体匹配方法
      • 7.1.3 基于深度学习的端到端立体匹配
    • 7.2 基于运动的三维形状重建
      • 7.2.1 从运动恢复结构的基本概念及流程
      • 7.2.2 深度学习在运动恢复结构中的应用
    • 7.3 基于明暗的三维形状重建
      • 7.3.1 基于明暗的三维形状重建基本原理及方法
      • 7.3.2 深度学习在明暗重建形状中的应用
    • 7.4 基于先验知识的三维重建
      • 7.4.1 基于先验知识的几何形状参数化模型
      • 7.4.2 基于学习的参数化人脸人体重建
    • 习题
  • 第8章 真实感图形显示
    • 8.1 真实感图形显示的物理基础
      • 8.1.1 光在场景中的传输
      • 8.1.2 光源的属性和表达
      • 8.1.3 物体表面的反射属性
      • 8.1.4 颜色空间
    • 8.2 绘制方程
    • 8.3 纹理映射
      • 8.3.1 概述
      • 8.3.2 纹理映射的基本原理
      • 8.3.3 纹理映射的反走样
      • 8.3.4 纹理映射在绘制中的应用
    • 8.4 基于几何投影的绘制方法
      • 8.4.1 概述
      • 8.4.2 表面光照模型的简化计算
      • 8.4.3 面消隐
      • 8.4.4 明暗的光滑处理
      • 8.4.5 阴影生成
    • 8.5 光线跟踪
      • 8.5.1 概述
      • 8.5.2 Whitted光照模型
      • 8.5.3 基于Whitted模型的光线跟踪算法
      • 8.5.4 光线与实体的求交
      • 8.5.5 光线跟踪算法实现
    • 8.6 OpenGL中的真实感绘制
    • 习题
  • 第9章 基于GPU的实时渲染技术
    • 9.1 GPU简介与可编程渲染流水线
      • 9.1.1 GPU简介
      • 9.1.2 GPU发展历程
      • 9.1.3 着色语言
      • 9.1.4 渲染流水线
    • 9.2 基于顶点着色器的实时几何变形
      • 9.2.1 使用流程
      • 9.2.2 绘制效果
      • 9.2.3 绘制代码
      • 9.2.4 着色器代码
      • 9.2.5 效果对比
    • 9.3 基于顶点着色器的实时曲面细分
      • 9.3.1 GPU细分算法
      • 9.3.2 自适应细分
      • 9.3.3 Watertight划分
    • 9.4 基于几何着色器的实时几何生成
      • 9.4.1 镂空特效
      • 9.4.2 轮廓线特效
    • 9.5 基于片段着色器的非侵入式风格化绘制
      • 9.5.1 非侵入式风格化绘制
      • 9.5.2 OpenGL截获算法
      • 9.5.3 风格化渲染技术
      • 9.5.4 颜色缓存和深度缓存上的实时三维场景的后处理
      • 9.5.5 算法实现和风格化渲染器
    • 9.6 基于GPU的实时光线跟踪
      • 9.6.1 基于GPU的光线跟踪流水线
      • 9.6.2 基于GPU的光线追踪程序实现
    • 习题
  • 第10章 虚拟现实与增强现实
    • 10.1 虚拟现实与增强现实概述
      • 10.1.1 虚拟现实
      • 10.1.2 增强现实
    • 10.2 三维显示技术
      • 10.2.1 深度感知
      • 10.2.2 三维显示
    • 10.3 三维配准技术
    • 10.4 三维交互技术
      • 10.4.1 用户界面隐喻
      • 10.4.2 自然人机交互方法
      • 10.4.3 交互与沉浸体验
      • 10.4.4 三维交互开发平台
    • 10.5 虚拟现实和增强现实典型应用
      • 10.5.1 虚拟现实典型应用
      • 10.5.2 增强现实典型应用
    • 10.6 小结
    • 习题
  • 第11章 计算机动画与游戏
    • 11.1 计算机动画概述
      • 11.1.1 计算机动画的概念
      • 11.1.2 计算机动画的分类
      • 11.1.3 计算机动画制作的流程
    • 11.2 计算机动画中的运动控制技术
      • 11.2.1 运动学模型
      • 11.2.2 动力学模型
      • 11.2.3 逆向动力学模型
      • 11.2.4 物体的同步运动
    • 11.3 三维动画的创作方法
      • 11.3.1 基于关键帧的动画生成
      • 11.3.2 基于动作捕捉的动画生成
      • 11.3.3 基于物理模拟的动画生成
      • 11.3.4 基于机器学习的智能动画生成
    • 11.4 计算机游戏概述
      • 11.4.1 计算机游戏的概念
      • 11.4.2 计算机游戏的发展
      • 11.4.3 计算机游戏开发流程
      • 11.4.4 游戏开发引擎
    • 11.5 游戏场景的组织与绘制
      • 11.5.1 游戏场景管理
      • 11.5.2 游戏快速绘制技术
    • 11.6 游戏图形特效
      • 11.6.1 过程式建模与绘制技术
      • 11.6.2 镜头特效模拟
    • 11.7 小结
    • 习题
  • 第12章 三维运动的碰撞处理
    • 12.1 碰撞处理简介
    • 12.2 离散碰撞检测技术
      • 12.2.1 BVH加速结构
      • 12.2.2 空间哈希
      • 12.2.3 三角形离散求交
    • 12.3 连续碰撞检测技术
      • 12.3.1 三角形连续碰撞求交
      • 12.3.2 连续分离轴技术
      • 12.3.3 几何过滤器
    • 12.4 基于多核/GPU的碰撞检测并行加速
      • 12.4.1 面向多核的并行加速
      • 12.4.2 面向GPU的并行加速
    • 12.5 物理仿真中的碰撞响应
      • 12.5.1 刚体仿真
      • 12.5.2 柔体仿真
      • 12.5.3 流体仿真
    • 12.6 碰撞处理开放平台
      • 12.6.1 多核加速的并行连续碰撞检测库
      • 12.6.2 GPU加速的布料仿真API
    • 习题
  • 第13章 计算机图形学的应用
    • 13.1 机械运动中的碰撞检测
      • 13.1.1 传动装置运动仿真
      • 13.1.2 机械臂运动仿真
    • 13.2 科学计算可视化
      • 13.2.1 科学计算可视化的概念和意义
      • 13.2.2 标量场可视化方法
      • 13.2.3 矢量场可视化方法
      • 13.2.4 张量场可视化方法
      • 13.2.5 可视化应用软件
    • 13.3 文物数字化
      • 13.3.1 文物数字化的概念和意义
      • 13.3.2 文物数字化方法介绍
      • 13.3.3 文物数字化典型系统介绍
    • 习题
  • 参考文献

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