(特价书)计算机图形学原理及实践——C语言描述（原书第2版）

.第2章 简单光栅图形软件包(srgp)
的编程17
2.1 用srgp画图17
2.1.1 图形图元的规格17
2.1.2 属性21
2.1.3 填充图元及其属性22
2.1.4 存储和恢复属性25
2.1.5 文本26
2.2 基本交互处理27
2.2.1 人的因素27
2.2.2 逻辑输入设备28
2.2.3 采样与事件驱动处理28
2.2.4 采样模式30
2.2.5 事件模式31
2.2.6 交互处理中的关联拾取34
2.2.7 设置设备度量和属性35
2.3 光栅图形特性37
2.3.1 画布37
2.3.2 矩形框的裁剪39
2.3.3 srgp_copypixel操作39
2.3.4 写模式或rasterop41
2.4 srgp的局限性42
2.4.1 应用程序坐标系统42
2.4.2 为了重新定义存储图元43
2.5 小结45
习题45
程序设计项目47
第3章 二维图元的基本光栅图形学算法49
3.1 概述49
3.1.1 显示系统体系结构的含义49
3.1.2 软件中的输出流水线52
3.2 直线的扫描转换52
3.2.1 基本增量算法53
3.2.2 中点线算法54
3.2.3 补充要点57
3.3 圆的扫描转换59
3.3.1 八方向对称性59
3.3.2 中点圆算法60
3.4 椭圆的扫描转换62
3.5 填充矩形65
3.6 填充多边形66
3.6.1 水平边68
3.6.2 狭长条68
3.6.3 边相关性和扫描线算法68
3.7 填充椭圆弧区域71
3.8 图案填充72
3.9 宽图元75
3.9.1 复制像素75
3.9.2 移动画笔76
3.9.3 填充边界之间的区域77
3.9.4 用宽折线进行逼近78
3.10 线型和笔型78
3.11 光栅空间的裁剪操作79
3.12 线段裁剪80
3.12.1 裁剪端点80
3.12.2 利用求解联立方程组的线段裁剪81
3.12.3 cohen-sutherland 线裁剪算法81
3.12.4 参数化的线裁剪算法84
3.13 圆和椭圆的裁剪90
3.14 多边形裁剪90
3.15 生成字符93
3.15.1 定义和裁剪字符93
3.15.2 一种文本输出图元的实现95
3.16 srgp_copypixel96
3.17 反走样96
3.17.1 增加分辨率96
3.17.2 未加权的区域采样97
3.17.3 加权区域采样98
3.17.4 gupta-sproull反走样线扫描算法101
3.18 小结103
习题104
第4章 图形硬件107
4.1 硬拷贝技术108
4.2 显示技术113
4.3 光栅扫描显示系统120
4.3.1 简单的光栅显示系统120
4.3.2 具有外围显示处理器的光栅显示
系统124
4.3.3 显示处理器的附加功能127
4.3.4 具有集成显示处理器的光栅显示
系统129
4.4 视频控制器130
4.4.1 查找表动画131
4.4.2 位图变换和窗口技术132
4.4.3 视频混合133
4.5 随机扫描显示处理器134
4.6 用于操作者交互的输入设备136
4.6.1 定位设备136
4.6.2 键盘设备140
4.6.3 定值设备140
4.6.4 选择设备140
4.7 图像扫描仪141
习题142
第5章 几何变换145
5.1 二维变换145
5.2 齐次坐标和二维变换的矩阵表示147
5.3 二维变换的合成150
5.4 窗口到视口的变换152
5.5 效率153
5.6 三维变换的矩阵表示154
5.7 三维变换的合成157
5.8 坐标系的变换160
习题163
第6章 三维空间的观察165
6.1 投影165
6.1.1 透视投影166
6.1.2 平行投影167
6.2 指定一个任意的三维视图170
6.3 三维观察的例子173
6.3.1 透视投影175
6.3.2 平行投影177
6.3.3 有限的视见体179
6.4 平面几何投影的数学180
6.5 实现平面几何投影183
6.5.1 平行投影185
6.5.2 透视投影188
6.5.3 用三维规范视见体进行裁剪192
6.5.4 在齐次坐标中裁剪194
6.5.5 映射到一个视口197
6.5.6 实现小结197
6.6 坐标系统198
习题199
第7章 对象的层次结构和简单的phigs
系统203
7.1 几何造型204
7.1.1 什么是模型204
7.1.2 几何模型205
7.1.3 几何模型中的层次205
7.1.4 模型、应用程序和图形系统间的
关系207
7.2 保留模式图形包的特点208
7.2.1 中央结构存储库及其优点208
7.2.2 保留模式软件包的局限性209
7.3 定义和显示结构209
7.3.1 打开和关闭结构209
7.3.2 定义输出图元及其属性210
7.3.3 提交结构进行显示遍历212
7.3.4 观察213
7.3.5 通过窗口管理共享屏幕的图像应用215
7.4 模型变换216
7.5 层次式结构网络219
7.5.1 两层层次结构219
7.5.2 简单的三层层次结构220
7.5.3 自底向上构造的机器人221
7.5.4 交互式造型程序223
7.6 显示遍历中的矩阵合成223
7.7 层次结构中外观属性的处理226
7.7.1 继承法则226
7.7.2 sphigs的属性及文字不受变换
影响227
7.8 屏幕的更新和绘制模式228
7.9 用于动态效果的结构网络编辑229
7.9.1 利用索引和标记访问元素229
7.9.2 内部结构的编辑操作230
7.9.3 改进编辑方法的一些实例块230
7.9.4 如何控制屏幕图像的自动再生232
7.10 交互232
7.10.1 定位器233
7.10.2 关联拾取233
7.11 其他输出特性235
7.11.1 属性包235
7.11.2 高亮度与不可见性的名字集236
7.11.3 图像交换与元文件236
7.12 实现问题237
7.12.1 绘制237
7.12.2 关联拾取240
7.13 层次模型的优化显示241
7.13.1 省略241
7.13.2 参考结构242
7.14 phigs中层次模型的局限性242
7.14.1 简单层次结构的局限性242
7.14.2 sphigs“参数传递”的局限性242
7.15 层次建模的其他形式243
7.15.1 过程层次243
7.15.2 数据层次244
7.15.3 利用数据库系统244
7.16 小结245
习题245
第8章 输入设备、交互技术与交互任务247
8.1 交互硬件248
8.1.1 定位设备249
8.1.2 键盘设备250
8.1.3 定值设备250
8.1.4 选择设备250
8.1.5 其他设备251
8.1.6 三维交互设备252
8.1.7 设备级人的因素254
8.2 基本交互任务254
8.2.1 定位交互任务254
8.2.2 选择交互任务—大小可变的选项
集合256
8.2.3 选择交互任务—相对固定大小的
选项集合259
8.2.4 文本交互任务264
8.2.5 定量交互任务265
8.2.6 三维交互任务266
8.3 复合交互任务270
8.3.1 对话框270
8.3.2 构造技术270
8.3.3 动态操纵273
习题275
第9章 对话设计277
9.1 人机对话的形式和内容278
9.2 用户界面风格280
9.2.1 所见即所得280
9.2.2 直接操纵281
9.2.3 图标化用户界面282
9.2.4 其他对话形式284
9.3 一些重要的设计问题285
9.3.1 一致性285
9.3.2 提供反馈287
9.3.3 减少错误概率288
9.3.4 提供错误恢复289
9.3.5 容许多种熟练级别290
9.3.6 减少记忆292
9.4 模式和语法292
9.5 视觉设计295
9.5.1 视觉清晰性295
9.5.2 视觉编码298
9.5.3 视觉的一致性300
9.5.4 布局原则301
9.6 设计方法学303
习题304
第10章 用户界面软件307
10.1 基本的交互处理模型307
10.2 窗口管理系统310
10.3 窗口系统中的输出处理312
10.4 窗口系统中的输入处理315
10.5 交互技术工具箱318
10.6 用户界面管理系统322
10.6.1 对话序列322
10.6.2 高级uims概念328
习题331
第11章 曲线与曲面的表示333
11.1 多边形网格334
11.1.1 多边形网格的表示334
11.1.2 多边形网格表示法的一致性336
11.1.3 平面方程336
11.2 三次参数曲线337
11.2.1 hermite曲线341
11.2.2 b巣ier曲线344
11.2.3 均匀非有理b样条曲线346
11.2.4 非均匀非有理b样条曲线349
11.2.5 非均匀有理三次多项式曲线段355
11.2.6 其他样条曲线356
11.2.7 曲线分割358
11.2.8 各种表示法之间的转换360
11.2.9 曲线绘制360
11.2.10 三次曲线的比较363
11.3 双三次参数曲面364
11.3.1 hermite曲面365
11.3.2 b巣ier曲面367
11.3.3 b样条曲面368
11.3.4 曲面的法线368
11.3.5 双三次曲面的显示369
11.4 二次曲面372
11.5 小结373
习题373
第12章 实体造型377
12.1 实体表示377
12.2 正则布尔集合运算378
12.3 基本实体举例法381
12.4 扫掠表示法381
12.5 边界表示法383
12.5.1 多面体和欧拉公式383
12.5.2 翼边表示法385
12.5.3 布尔集合运算385
12.5.4 非多边形的边界表示法386
12.6 空间划分表示法387
12.6.1 单元分解法387
12.6.2 空间位置枚举法387
12.6.3 八叉树表示法388
12.6.4 二元空间划分树392
12.7 构造实体几何393
12.8 各种表示法的比较394
12.9 实体造型的用户界面396
12.10 小结396
习题397
第13章 消色差光与彩色光399
13.1 消色差光399
13.1.1 选择亮度值—gamma校正399
13.1.2 半色调逼近402
13.2 彩色406
13.2.1 心理物理学407
13.2.2 cie色度图409
13.3 用于光栅图形的颜色模型412
13.3.1 rgb颜色模型413
13.3.2 cmy颜色模型414
13.3.3 yiq颜色模型415
13.3.4 hsv颜色模型416
13.3.5 hls颜色模型418
13.3.6 颜色的交互指定421
13.3.7 在颜色空间中进行插值422
13.4 颜色再现422
13.5 在计算机图形学中应用颜色424
13.6 小结425
习题426
第14章 可视图像真实感的探讨429
14.1 为什么讨论真实感429
14.2 基本的困难430
14.3 线条图的绘制技术431
14.3.1 多正交视图431
14.3.2 轴测投影和斜投影432
14.3.3 透视投影432
14.3.4 深度提示432
14.3.5 深度裁剪432
14.3.6 纹理433
14.3.7 颜色433
14.3.8 可见线的判定433
14.4 明暗图像的绘制技术433
14.4.1 可见面的判定433
14.4.2 光照和明暗处理433
14.4.3 插值明暗处理434
14.4.4 材质属性434
14.4.5 曲面造型434
14.4.6 改进光照和明暗效果434
14.4.7 纹理434
14.4.8 阴影434
14.4.9 透明性和反射435
14.4.10 改进的相机模型435
14.5 改进的物体模型435
14.6 动力学435
14.7 立体观测436
14.8 改进的显示技术436
14.9 与其他感官的交互437
14.10 走样与反走样437
14.10.1 点采样439
14.10.2 区域采样439
14.10.3 采样理论441
14.10.4 滤波445
14.10.5 重构450
14.10.6 实际的反走样454
14.11 小结456
习题456
第15章 可见面的判定459
15.1 双变量函数460
15.2 可见面判定算法中的常用技术463
15.2.1 相关性464
15.2.2 透视变换464
15.2.3 范围与包围体466
15.2.4 背面消除467
15.2.5 空间划分468
15.2.6 层次结构469
15.3 可见线判定算法469
15.3.1 roberts算法469
15.3.2 appel算法470
15.3.3 光环线算法470
15.4 z缓存算法471
15.5 列表优先级算法474
15.5.1 深度排序算法474
15.5.2 二元空间划分树476
15.6 扫描线算法480
15.7 区域细分算法484
15.7.1 warnock算法484
15.7.2 weiler-atherton算法486
15.7.3 子像素区域细分算法489
15.8 八叉树算法490
15.9 曲面算法492
15.10 可见面光线跟踪494
15.10.1 相交计算495
15.10.2 可见面光线跟踪算法的效率496
15.10.3 计算布尔集合运算501
15.10.4 反走样光线跟踪503
15.11 小结504
习题505
第16章 光照和明暗处理509
16.1 光照模型509
16.1.1 环境光509
16.1.2 漫反射510
16.1.3 大气衰减513
16.1.4 镜面反射514
16.1.5 点光源模型的改进516
16.1.6 多光源517
16.2 多边形的明暗处理模型518
16.2.1 恒定明暗处理518
16.2.2 插值明暗处理518
16.2.3 多边形网格的明暗处理518
16.2.4 gouraud 明暗处理技术519
16.2.5 phong明暗处理技术520
16.2.6 插值明暗处理中的问题521
16.3 曲面细节522
16.3.1 曲面细节多边形523
16.3.2 纹理映射523
16.3.3 凹凸映射524
16.3.4 其他方法525
16.4 阴影525
16.4.1 扫描线生成阴影算法526
16.4.2 对象精确的两步法阴影算法526
16.4.3 阴影体528
16.4.4 两遍z缓存阴影算法529
16.4.5 全局光照阴影算法531
16.5 透明性531
16.5.1 无折射的透明性531
16.5.2 折射透明性533
16.6 物体间的反射534
16.7 基于物理的光照模型536
16.7.1 表面模型的改进538
16.7.2 微面元分布函数538
16.7.3 几何衰减因子539
16.7.4 菲涅耳项539
16.8 扩展光源模型543
16.9 光谱采样543
16.10 相机模型的改进545
16.11 全局光照算法545
16.12 递归光线跟踪546
16.12.1 递归光线跟踪算法的效率考虑550
16.12.2 一个更佳的照明模型553
16.12.3 区域采样的不同方法553
16.12.4 分布式光线跟踪554
16.12.5 从光源出发的光线跟踪557
16.13 辐射度方法558
16.13.1 辐射度方程558
16.13.2 计算形状因子560
16.13.3 子结构技术562
16.13.4 逐步求精算法562
16.13.5 更加精确的形状因子的计算565
16.13.6 镜面反射565
16.13.7 辐射度和光线跟踪的结合565
16.14 绘制流水线567
16.14.1 局部光照绘制流水线567
16.14.2 全局光照绘制流水线569
16.14.3 设计灵活的绘制法569
16.14.4 逐步求精方法571
16.15 小结571
习题572
第17章 图像处理和存储575
17.1 什么是图像576
17.2 滤波576
17.3 图像处理578
17.4 图像的几何变换578
17.4.1 基本几何变换579
17.4.2 带滤波的几何变换581
17.4.3 其他图案映射技术583
17.5 多重变换584
17.5.1 多重变换的代数学585
17.5.2 利用滤波生成变换后的图像587
17.5.3 评价变换方法589
17.6 图像合成589
17.6.1 a通道合成589
17.6.2 其他合成方法593
17.6.3 通过填充机制生成a值595
17.6.4 用于图像组装的一个界面595
17.7 图像存储机制596
17.7.1 存储图像数据597
17.7.2 用于图像压缩的迭代函数系统598
17.7.3 图像属性600
17.8 图像的特殊效果601
17.9 小结601
习题601
第18章 高级光栅图形体系结构605
18.1 简单光栅显示系统605
18.1.1 帧缓冲内存访问问题605
18.1.2 动态存储器606
18.1.3 提高帧缓冲内存带宽607
18.1.4 视频ram607
18.1.5 高分辨率显示器的帧缓存608
18.2 显示处理器系统609
18.2.1 外部显示处理器609
18.2.2 德克萨斯仪器公司的tms34020—
单芯片外部显示处理器610
18.2.3 集成的图形处理器611
18.2.4 intel的i860—一个具有集成3d
图形支持的单芯片微处理器611
18.2.5 三个性能障碍612
18.3 标准图形流水线613
18.3.1 显示遍历613
18.3.2 模型变换614
18.3.3 简单接受/简单拒绝的区分614
18.3.4 光照处理614
18.3.5 观察变换615
18.3.6 裁剪615
18.3.7 除以w并映射到3d视口615
18.3.8 光栅化615
18.3.9 一个样板应用的性能要求616
18.4 多处理简介618
18.4.1 流水线618
18.4.2 并行性619
18.4.3 多处理器图形系统620
18.5 流水线前端体系结构620
18.5.1 应用程序和显示遍历620
18.5.2 几何变换621
18.5.3 简单接受/简单拒绝的区分621
18.5.4 光照处理621
18.5.5 裁剪621
18.5.6 除w并映射到3d视口622
18.5.7 前端流水线的限制622
18.6 并行前端体系结构622
18.6.1 显示遍历622
18.6.2 重组并行数据流623
18.6.3 流水线同并行性的比较624
18.7 多处理器光栅化体系机构624
18.7.1 以物体为序的流水线体系结构624
18.7.2 以图像为序的流水线体系结构627
18.7.3 流水线光栅化的限制和对并行性
的需求627
18.8 图像并行光栅化627
18.8.1 内存划分体系结构628
18.8.2 silicon graphics公司的 power
iris 4d/240gtx—一个交叉划分
帧缓冲内存体系结构630
18.8.3 逻辑增强的内存633
18.9 物体并行光栅化637
18.9.1 每图元一个处理器的流水线638
18.9.2 基于树结构的每图元一个处理器
的体系结构638
18.9.3 物体并行性和图像并行性的比较639
18.10 混合并行光栅化639
18.10.1 虚拟缓冲区和虚拟处理器639
18.10.2 并行虚拟缓冲区体系结构641
18.10.3 图像合成体系结构642
18.11 增强的显示能力643
18.11.1 对多窗口的支持643
18.11.2 对增加的真实感的支持644
18.11.3 stellar gs2000—促进真实感绘制
的紧密集成的体系结构646
18.11.4 对高级图元的支持647
18.11.5 对增强的3d感知的支持649
18.11.6 实时飞行模拟器651
18.12 小结652
习题652
第19章 高级几何与光栅算法655
19.1 裁剪655
19.1.1 矩形区域对直线的裁剪656
19.1.2 矩形和其他多边形区域对多边形
的裁剪659
19.1.3 矩形区域裁剪：梁友栋-barsky多
边形算法659
19.1.4 weiler多边形算法665
19.2 图元的扫描转换671
19.2.1 属性671
19.2.2 评价扫描转换算法的准则671
19.2.3 直线的其他考察方式673
19.2.4 高级折线算法674
19.2.5 画圆算法的改进674
19.2.6 一般圆锥曲线算法676
19.2.7 宽图元683
19.2.8 填充图元685
19.3 反走样686
19.3.1 直线的反走样687
19.3.2 圆的反走样688
19.3.3 圆锥曲线的反走样690
19.3.4 一般曲线的反走样692
19.3.5 矩形、多边形和直线端点的反走样692
19.4 文字的特殊问题693
19.5 填充算法695
19.5.1 区域类型、连通性和填充695
19.5.2 基本填充算法696
19.5.3 软填充算法698
19.6 加速copypixel700
19.7 形状数据结构和形状代数704
19.8 用bitblt管理窗口706
19.9 页面描述语言708
19.10 小结713
习题713
第20章 高级建模技术719
20.1 前述技术的扩展720
20.1.1 采用样条的高级建模技术720
20.1.2 基于噪声的纹理映射722
20.2 过程模型724
20.3 分形模型725
20.4 基于文法的模型729
20.5 粒子系统732
20.6 体绘制735
20.7 基于物理的建模738
20.7.1 基于约束的建模738
20.7.2 布面和柔软表面的建模739
20.7.3 实体建模740
20.7.4 地形建模740
20.8 模拟自然物体和合成物体的特殊
模型740
20.8.1 波浪741
20.8.2 云层和气象741
20.8.3 湍流743
20.8.4 滴状物体743
20.8.5 生物744
20.8.6 人745
20.8.7 来自于娱乐业的一个例子745
20.9 自动放置物体746
20.10 小结748
习题749
第21章 动画751
21.1 传统动画和计算机辅助动画751
21.1.1 传统动画751
21.1.2 计算机辅助动画752
21.1.3 插值752
21.1.4 简单的动画效果755
21.2 计算机动画语言756
21.2.1 线性表表示法756
21.2.2 通用计算机语言757
21.2.3 图形语言757
21.3 动画控制方法760
21.3.1 完全显式的控制760
21.3.2 过程化控制760
21.3.3 基于约束的系统760
21.3.4 真实动作跟踪762
21.3.5 演员762
21.3.6 运动学和动力学762
21.3.7 基于物理的动画764
21.4 动画的基本规则765
21.5 动画特有的一些问题765
21.6 小结767
习题767
附录 计算机图形学的数学基础769
参考文献793
索引833