實用計算機圖形學（簡體書）

《實用計算機圖形學》以先進的工程教育理念為指導，設計了貫穿于核心章節的一體化案例，展示出“基本圖形的生成與顯示”、“二維圖形變換及裁剪”、“三維圖形變換”、“曲線與曲面”等圖形學核心內容的算法原理與項目實現方法；為了更好地理解真實感圖形繪制，在“消隱”和“真實感圖形”兩章中展示了基于OpenGL的真實感圖形渲染，有興趣的讀者在學習完這兩章後可深入探究；在第2章“《高等學校計算機專業教材精選?圖形圖像與多媒體技術：實用計算機圖形學》案例項目簡介”中專門對VC和OpenGL環境及繪圖基礎進行了講解，目的是使不熟悉環境的讀者也能方便地使用《高等學校計算機專業教材精選?圖形圖像與多媒體技術：實用計算機圖形學》；第1章的“圖形學概述”向讀者介紹了圖形學技術的產生、發展、應用情況以及常用的顏色模型等。
《實用計算機圖形學》融理論知識、實驗操作以及深入探究的內容于一體，書中所有程序均通過運行調試，各章後面的“實踐與探究”中“實踐”即是對《高等學校計算機專業教材精選?圖形圖像與多媒體技術：實用計算機圖形學》中的案例系統進行模擬，認真理解與實踐後可實現第2章所展示的效果。讀者若能進一步深入學習“探究”中的內容，并能付諸實踐，即可得到較好的創新鍛煉，其編程能力與圖形設計水平將有較大提升。
《實用計算機圖形學》既可作為普通高校計算機科學與技術、信息處理、藝術設計等專業的計算機圖形學教材或教參，也可作為工程技術人員或圖形學愛好者的自學用書，還可以作為相關圖形技術培訓的參考教材。

《實用計算機圖形學》是高等學校計算機專業教材精選?圖形圖像與多媒體技術。

第1章 圖形學概述
1.1 計算機圖形學發展背景
1.1.1 計算機圖形學相關概念
1.1.2 計算機圖形學的發展
1.1.3 計算機圖形學主要研究內容
1.2 計算機圖形學應用
1.2.1 計算機動畫
1.2.2 計算機輔助設計與制造
1.2.3 虛擬現實與計算機仿真
1.2.4 科學計算可視化
1.3 計算機圖形系統構成
1.3.1 圖形系統功能及組成
1.3.2 圖形系統的硬件組成
1.3.3 圖形軟件系統
1.4 顏色模型
1.4.1 物體的顏色
1.4.2 顏色空間與色度圖
1.4.3 常用顏色模型
1.5 本章小結
實踐與探究

第2章 本書案例項目簡介
2.1 工程項目引入
2.2 VC繪圖基礎
2.2.1 VC環境介紹
2.2.2 MFC應用程序框架結構
2.2.3 VC繪圖入門
2.3 基于VC的CGIS集成系統
2.3.1 CGIS系統框架設計
2.3.2 集成系統實現
2.4 OpenGL編程基礎
2.4.1 OpenGL介紹
2.4.2 OpenGL繪圖入門
2.5 基于OpenGL的真實感圖形渲染
2.5.1 VC環境下OpenGL編程
2.5.2 真實感圖形渲染
2.6 本章小結
實踐與探究

第3章 基本圖形的生成與顯示
3.1 直線的生成
3.1.1 數值微分法
3.1.2 中點畫線法
3.1.3 Bresenham畫線法
3.2 圓與橢圓的生成
3.2.1 簡單畫圓法
3.2.2 中點畫圓法
3.2.3 Bresenham畫圓法
3.2.4 中點畫橢圓法
3.3 字符的生成
3.3.1 點陣字符
3.3.2 矢量字符
3.4 反走樣技術
3.4.1 走樣現象
3.4.2 反走樣技術
3.5 平面圖形填充
3.5.1 區域的表示及類型
3.5.2 有效邊表填充法
3.5.3 邊填充法
3.5.4 種子填充法
3.6 基本圖形生成的系統實現
3.6.1 直線生成算法的實現
3.6.2 橢圓生成算法的實現
3.6.3 多邊形有效邊表填充算法的實現
3.7 本章小結
實踐與探究

第4章 二維圖形變換及裁剪
4.1 圖形變換基礎
4.1.1 與圖形相關的坐標系
4.1.2 齊次坐標
4.1.3 窗口到視區的轉換
4.1.4 矩陣的乘法運算
4.1.5 二維幾何變換矩陣
4.1.6 二維圖形幾何變換的計算
4.2 二維基本幾何變換
4.2.1 恒等變換
4.2.2 平移變換
4.2.3 比例變換
4.2.4 旋轉變換
4.2.5 對稱變換
4.2.6 錯切變換
4.3 二維復合變換
4.4 二維圖形裁剪
4.4.1 點的裁剪
4.4.2 線段裁剪
4.4.3 多邊形裁剪
4.4.4 字符裁剪
4.5 二維變換及裁剪的系統實現
4.5.1 二維圖形變換的實現
4.5.2 二維圖形裁剪的實現
4.6 本章小結
實踐與探究

第5章 三維圖形變換
5.1 三維圖形變換概述
5.1.1 三維幾何變換
5.1.2 三維幾何變換矩陣
5.2 三維基本幾何變換
5.2.1 平移變換
5.2.2 比例變換
5.2.3 旋轉變換
5.2.4 對稱變換
5.2.5 錯切變換
5.3 三維復合變換
5.3.1 相對于任意點的三維變換
5.3.2 繞空間任意軸的三維變換
5.4 投影變換
5.4.1 投影變換概述
5.4.2 正投影
5.4.3 軸測投影
5.5 透視投影
5.5.1 透視投影概述
5.5.2 用戶坐標系到觀察坐標系的變換
5.5.3 觀察坐標系到屏幕坐標系的變換
5.5.4 透視變換
5.6 三維變換的系統實現
5.6.1 平行投影的實現
5.6.2 透視投影的實現
5.7 本章小結
實踐與探究

第6章 曲線曲面
6.1 曲線曲面概述
6.1.1 樣條曲線曲面
6.1.2 樣條曲線曲面的發展
6.1.3 曲線曲面的生成
6.1.4 曲線曲面的表示
6.1.5 曲線的連續性條件
6.2 三次Hermite樣條曲線
6.3 Bezier曲線曲面
6.3.1 Bezier曲線的定義
6.3.2 Bezier曲線的性質
6.3.3 常用Bezier曲線的表示
6.3.4 Bezier曲線的拼接
6.3.5 Bezier曲線的正算與反求
6.3.6 Bezier曲面
6.4 B樣條曲線曲面
6.4.1 B樣條曲線的定義
6.4.2 B樣條曲線的性質
6.4.3 B樣條曲線分類
6.4.4 NURBS曲線
6.4.5 B樣條曲面
6.5 樣條曲線的系統實現
6.5.1 Bezier曲線的實現
6.5.2 B樣條曲線的實現
6.6 本章小結
實踐與探究

第7章 消隱
7.1 消隱的基本概念
7.1.1 什么是消隱
7.1.2 消隱的分類
7.2 線消隱
7.3 面消隱
7.3.1 深度緩沖區（Z-buffer）算法
7.3.2 深度排序算法（畫家算法）
7.3.3 掃描線算法
7.3.4 區域細分算法（Warnock算法）
7.3.5 其他常用算法
7.4 基于OpenGL的隱藏面消隱
7.4.1 系統構架
7.4.2 算法分析與設計
7.4.3 系統實現
7.5 本章小結
實踐與探究

第8章 真實感圖形顯示
8.1 三維形體的表示
8.1.1 三維模型基礎
8.1.2 傳統幾何造型方法
8.1.3 非傳統造型技術
8.2 光照模型
8.2.1 光源特性與物體表面特性
8.2.2 光照模型簡介
8.2.3 陰影生成
8.2.4 光線跟蹤算法簡介
8.3 物體的紋理顯示
8.3.1 表面圖案的描繪
8.3.2 凹凸紋理的描繪
8.4 基于OpenGL的紋理貼圖
8.4.1 系統構架
8.4.2 算法分析與設計
8.4.3 系統實現
8.5 本章小結
實踐與探究
後記
參考文獻

為了實現人體內部結構的三維數據重構，美國國家醫學圖書館于1991年開始實施可見人體計劃，委托科羅拉多大學醫學院建立起一男一女的全部解剖結構數據庫。他們將一具男性尸體從頭到腳做CT掃描和核磁共振掃描，將其固化後切割成1878個薄片。每片間距離為1mm，全部數據量為15GB。一具女性尸體則被切割成500多個薄片，片間距離為0.33mm，全部數據量多達39GB，最終建立了完整的人體內部結構三維模型，重構了三維人體；再通過仿真技術，模擬出人體，用于教學和科學研究，極大地推動醫學教育、醫學科學研究乃至臨床醫療技術的發展。
2）氣象預報
科學計算可視化可將大量的氣象數據轉換為圖像，在屏幕上顯示出某一時刻的等壓面、等溫面、位置、云層的位置及運動、暴雨區的位置及其強度、風力的大小及方向等，使預報人員能對未來的天氣作出準確的分析和預測。同時，根據全球的氣象監測數據和計算結果，可將不同時期全球的氣溫分布、氣壓分布、雨量分布及風力風向等以圖像形式表示出來，更方便氣象專家研究和預測全球的氣象情況及其變化趨勢。由清華大學與國家氣象中心合作開發的“三維氣象動態圖像系統”，可以清晰地看到氣象物理量的分布特征和演變特點，直觀地了解大氣的三維結構，該系統已在國家氣象中心的中、短期數值預報中得到運用。由中科院計算所CAD開放實驗室與國家衛星氣象中心合作開發的“衛星云圖顯示處理系統”，將二維衛星云圖進行三維圖像處理，并進行三維立體顯示，已在中央電視臺的天氣預報節目中得到有效應用。