本书系统介绍计算机图形学的有关原理、算法及实现。其主要内容包括：计算机图形硬件、基本图形的生成、图形几何变换、曲线和曲面造型、几何造型、基本的图形运算、典型的隐藏线与隐藏面的消除算法、生成真实感图形的相关技术。本书可作为大专院校本科生、研究生学习计算机图形学的教材，也可作为从事CAD和计算机图形学技术研究的广大科技人员的参考书。
计算机图形学是研究通过计算机将数据转换为图形， 并在显示设备上显示的原理、方法和技术的学科。计算机图形学研究内容非常广泛， 涉及图形交互技术、光栅图形生成算法、图元绘制、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示、非真实感绘制， 以及科学计算可视化、计算机动画、游戏程序设计、虚拟现实、人机交互技术、计算机视觉等领域， 并为这些领域提供理论与技术支撑， 在计算机类专业的知识结构中起着关键作用。
２００４ 年和２０１０ 年， 我们分别编撰出版了本书的第１ 版和第２ 版， 经过这些年的课程教学实践， 并同时参考国内外一些专著， 我们对第２ 版又进行了必要的改动和补充， 形成了目前的新版本， 力图全面、准确地介绍计算机图形学的原理、算法及实现。本书在内容上， 介绍了计算机图形学的核心概念、理论与方法； 在组织结构上， 采用了自底向上和自顶向下相结合和系统化的方法阐述计算机图形学的理论。本书系统地讲解了基本图形的扫描转换、二维变换和裁剪、三维变换和投影、自由曲线和曲面、分形几何、消隐和真实感图形绘制，使读者在较短的时间内了解计算机图形学， 学习和掌握基础理论， 培养工程实践的应用能力。
郭晓新、徐长青、杨瀛涛共同完成了本书的编撰工作。李群、孙超、李玮等研究生参与了本书的部分资料整理工作， 在此对他们的辛苦付出表示衷心感谢。
受水平和能力所限， 书中不足之处在所难免， 衷心希望读者、专家不吝赐教， 给予批评与指正。
编 者于吉林大学目
前 言
第一章 计算机图形学简介 １
第一节 计算机图形学 １
第二节 计算机图形学的起源与
发展 ２
第三节 计算机图形学的研究内容及
应用 ３
第四节 图形系统的硬件 ４
一、显示处理器 ５
二、图形显示器 ５
第五节 计算机图形编程接口 ６
一、ＯｐｅｎＧＬ ６
二、ＤｉｒｅｃｔＸ ７
三、Ｏｐｅｎ Ｉｎｖｅｎｔｏｒ ７
习题 ８
第二章 图形基元的显示 ９
第一节 直线扫描转换算法 ９
一、ＤＤＡ 直线扫描转换算法 ９
二、中点画线法 １１
三、Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ 画线算法 １３
第二节 圆的扫描转换算法 １５
一、中点画圆法 １６
二、Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ 画圆算法 １９
第三节 椭圆扫描转换算法 ２１
第四节 区域填充 ２５
一、种子填充算法 ２５
二、扫描线填充算法 ２８
三、多边形的扫描转换算法 ３１
四、边填充算法 ３５
五、图案填充 ３８
习题 ３９
第三章 图形变换 ４１
第一节 齐次坐标 ４２
第二节 二维图形变换 ４２
第三节 二维视见变换 ４７
第四节 三维图形变换 ４９
一、平移变换 ４９
二、比例变换 ５０
三、旋转变换 ５１
第五节 投影变换 ５４
一、平行投影 ５５
二、透视投影 ５７
第六节 裁剪 ６２
一、直线段裁剪算法 ６２
二、其他图形的裁剪 ６８
三、三维图形的裁剪 ７８
习题 ８２
第四章 曲线和曲面 ８５
第一节 曲线和曲面表示的基础
知识 ８５
一、曲线和曲面参数表示 ８５
二、基本概念 ８６
第二节 Ｈｅｒｍｉｔｅ 多项式 ８８
一、Ｌａｇｒａｎｇｅ 插值 ８９
二、三次Ｈｅｒｍｉｔｅ 插值 ９０
三、规范化三次Ｈｅｒｍｉｔｅ 插值 ９１
四、分段三次Ｈｅｒｍｉｔｅ 插值 ９２
第三节 Ｂéｚｉｅｒ 曲线 ９５
一、Ｂéｚｉｅｒ 曲线的定义 ９５
二、Ｂéｚｉｅｒ 曲线的性质 ９７
三、Ｂéｚｉｅｒ 曲线的拼接 ９８
四、Ｂéｚｉｅｒ 曲线的绘制 ９９
五、Ｂéｚｉｅｒ 曲线的升阶 １０６
六、有理Ｂéｚｉｅｒ 曲线 １０７
第四节 Ｂéｚｉｅｒ 曲面 １０８
一、Ｂéｚｉｅｒ 曲面的定义 １０８
二、Ｂéｚｉｅｒ 曲面的性质 １０９
三、Ｂéｚｉｅｒ 曲面示例 １０９
四、Ｂéｚｉｅｒ 曲面的拼接 １１２
第五节 Ｂ 样条曲线 １１３
一、Ｂ 样条曲线的定义 １１４
二、Ｂ 样条曲线的性质 １１７
三、均匀Ｂ 样条曲线 １１８
四、准均匀Ｂ 样条曲线 １２３
五、Ｂ 样条曲线的绘制 １２７
六、非均匀有理Ｂ 样条曲线 １３０
第六节 Ｂ 样条曲面 １３４
习题 １３７
第五章 图形运算 １４０
第一节 线段的交点计算 １４０
一、两条线段求交 １４０
二、多条线段求交 １４１
第二节 多边形表面的交线计算 １４４
第三节 平面中的凸壳算法 １４７
第四节 包含与重叠 １４９
一、简单多边形的包含算法 １４９
二、凸多边形的包含算法 １５０
三、凸多边形重叠计算 １５２
第五节 简单多边形的三角剖分 １５５
习题 １６０
第六章 形体的表示及其数据结构 １６２
第一节 二维形体的表示 １６２
一、二维图形的边界表示 １６２
二、平面图形的四叉树表示
方法 １６５
第二节 三维几何模型 １６８
一、几何元素 １６８
二、线框、表面及实体表示 １６９
三、三维形体表示方法 １７１
四、八叉树 １７３
第三节 分形 １７７
一、分形的概念 １７７
二、分形一般算法 １８０
三、Ｖｏｎ Ｋｏｃｈ 算法 １８１
四、Ｊｕｌｉａ 和Ｍａｎｄｅｌｂｏｒｔ 集 １８４
第四节 粒子系统 １８６
习题 １８７
第七章 消隐算法 １９０
第一节 线面比较法消除隐藏线 １９０
一、凸多面体的可见性 １９０
二、非凸多面和多个形体的
可见性 １９１
第二节 浮动水平线算法 １９４
第三节 深度排序算法 １９７
第四节 ｚ.缓冲算法 １９９
第五节 扫描线算法 ２００
一、扫描线算法的数据结构 ２００
二、扫描线算法的实施步骤 ２０２
第六节 区域分割算法 ２０４
一、多边形和区域的关系 ２０４
二、区域分割方法 ２０６
第七节 ＢＳＰ 树算法 ２０７
一、构造ＢＳＰ 树 ２０７
二、ＢＳＰ 树遍历 ２０７
第八节 光线投射算法 ２０８
习题 ２０９
第八章 真实感图形的绘制 ２１１
第一节 漫反射及具体光源的
照明 ２１１
一、环境光 ２１１
二、漫反射 ２１２
三、镜面反射与Ｐｈｏｎｇ 模型 ２１２
四、光的衰减 ２１３
第二节 多边形网的明暗处理
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