電腦圖形學——理論與實踐項目化教程

孔令德

  • 出版商: 電子工業
  • 出版日期: 2020-06-01
  • 售價: $359
  • 貴賓價: 9.5$341
  • 語言: 簡體中文
  • 頁數: 232
  • 裝訂: 平裝
  • ISBN: 7121385333
  • ISBN-13: 9787121385339
  • 相關分類: 電腦繪圖 Computer Graphics

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商品描述

本書以真實感圖形為主線,精選23個理論知識點進行重點講解,
並給出23個配套實驗,以三維動畫的方式講解3D計算機圖形學的基礎理論與算法。
理論部分主要包括雙緩衝動畫、直線光柵化、三維幾何變換、曲面建模、透視投影、
三角形填充、深度緩衝消隱、簡單光照模型和紋理映射等內容;
實驗部分主要提供三角形填充算法、立方體等多面體建模算法、
球體和圓環曲面體建模算法、球體的透視投影算法、
立方體的ZBuffer消隱算法和畫家消隱算法、
球體的高洛德明暗處理算法、圓環的馮氏明暗處理算法、
球體的圖像紋理映射算法和凹凸紋理映射算法等項目。
實驗項目使用Visual C++ 2017的中文版MFC框架開發,
提供一套完整的三維場景著色源程序代碼。
實驗項目還提供嚴格按照算法編寫的工具代碼,包括直線類CLine、
幾何變換類CTransform、投影類CProjection、
深度緩衝消隱類CZBuffer、光源類CLightSource、
材質類CMaterial、光照類CLighting、
高洛德著色器GouruaudShader和馮氏著色器PhongShader。

作者簡介

孔令德,

山西太原工業學院計算機系系主任, 二級教授,
 山西省傑出教學人才, 長期從事計算機科學與技術的教學與研究工作, 
出版教材和專著多部, 發表論文多篇.

目錄大綱

第1章概述1
1.1計算機圖形學的概念1
1.2計算機圖形學的應用領域1
1.2.1計算機輔助設計2
1.2.2計算機藝術2
1.2.3虛擬現實技術2
1.2.4計算機遊戲3
1.2.5計算機輔助教學3
1.3計算機圖形學的誕生3
1.4真實感圖形算法的進展4
1.5 MFC繪圖函數【理論1】 4
1.5 .1新建Test項目4
1.5.2自定義坐標系6
1.5.3繪圖工具7
1.5.4基本繪圖函數8
1.6實驗1:鼠標繪製直線9
1.7雙緩衝繪圖算法【理論2】 11
1.8實驗2:小球與客戶區邊界碰撞動畫12
1.9本章小結17
習題1 18

第2章直線的光柵化19
2.1確定主位移方向19
2.2 DDA算法20
2.3 Bresenham算法21
2.3.1 Bresenham算法原理21
2.3.2整數Bresenham算法原理22
2.3.3通用整數Bresenham算法原理【理論3】 22
2.3.4顏色線性插值23
2.4實驗3:使用Bresenham直線算法繪製顏色漸變三角形23
2.5中點算法28
2.5.1中點算法原理28
2.5.2構造中點誤差項29
2.5.3遞推公式29
2.5.4中點算法整數化30
2.6反走樣技術【理論4】 31
2.6.1走樣現象31
2.6.2算法原理31
2.6.3構造距離誤差項32
2.6.4反走樣算法32
2.7實驗4:反走樣秒錶33
2.8本章小結35
習題2 36

第3章幾何變換37
3.1齊次坐標37
3.2二維幾何變換【理論5】 38
3.2.1二維幾何變換矩陣38
3.2.2二維變換形式38
3.2.3基本幾何變換矩陣38
3.2.4二維複合變換43
3.3實驗5:繪製防護欄圖案43
3.4三維變換50
3.4.1三維變換矩陣50
3.4.2三維變換形式50
3.5三維基本變換矩陣【理論6】 51
3.5.1基本幾何變換矩陣51
3.5.2三維複合變換55
3.6實驗6:旋轉立方體56
3.7本章小結65
習題3 65

第4章自由曲面建模67
4.1貝塞爾曲線【理論7】 67
4.1.1貝塞爾曲線的定義67
4.1.2三次貝塞爾曲線繪製圓弧70
4.1.3貝塞爾曲線的拼接71
4.2實驗7:使用三次貝塞爾曲線繪製圓71
4.3貝塞爾曲面【理論8】 75
4.3.1雙三次貝塞爾曲面的定義76
4.3.2雙三次貝塞爾曲面遞歸細分77
4.3.3雙三次貝塞爾曲面的法向量78
4.4實驗8:迴轉法構造球面78
4 .5本章小結90
習題4 91

第5章投影與消隱95
5.1正交投影95
5.2斜投影【理論9】 96
5.3實驗9:繪製斜投影雙三次貝塞爾曲面97
5 .4透視投影【理論10】 100
5.4.1透視投影坐標系100
5.4.2世界坐標係到觀察坐標系的變換101
5.4.3觀察坐標係到屏幕坐標系的變換101
5 .4.4透視投影變換102
5.4.5透視投影分類103
5.5實驗10:製作球體的透視投影動畫103
5.6背面剔除算法【理論11】106
5.7實驗11:製作球體的消隱動畫107
5.8本章小結111
習題5 111

第6章表面模型114
6.1三角形的表示法114
6.2三角形的著色模式115
6.3馬赫帶115
6.4邊界像素處理規則116
6.5邊標誌算法【理論12】 116
6.5.1基本思想116
6.5.2光滑著色模式填充三角形117
6.5.3打邊標誌117
6.6實驗12:繪製RGB立方體118
6.7面消隱算法124
6.7.1三維屏幕坐標系124
6.7.2計算偽深度125
6.8 ZBuffer算法【理論13】 125
6.9實驗13:光滑著色交叉條動態消隱126
6.10畫家算法【理論14】 133
6.11實驗14:使用畫家算法繪製CMY立方體 134
6.12本章小結138
習題6 138

第7章光照模型140
7.1顏色模型140
7.1.1 RGB顏色模型140
7.1.2 HSV顏色模型141
7.1.3 CMY顏色模型142
7.2簡單光照模型【理論15】 143
7.2.1材質屬性144
7.2.2發射光模型144
7.2.3環境光模型145
7.2.4漫反射光模型145
7.2.5鏡面反射光模型146
7.2. 6光源衰減147
7.2.7增加顏色148
7.3實驗15:球體GouraudShader三維動畫149
7.4光滑著色【理論16】 155
7.4.1 GouraudShader 155
7.4.2 PhongShader 156
7.5實驗16:圓環PhongShader三維動畫157
7.6本章小結164
習題7 164

第8章紋理映射169
8.1紋理的定義170
8.2紋理的分類170
8.3圖像紋理【理論17】 171
8. 3.1讀入紋理171
8.3.2處理高光171
8.4實驗17:球體圖像紋理映射172
8.5幾何紋理【理論18】 179
8.5.1最簡單的凹凸圖179
8.5 .2映射原理179
8.6實驗18:球體正弦函數擾動的凹凸紋理181
8.7紋理反走樣182
8.8本章小結183
習題8 183

第9章高級紋理技術188
9.1兩步紋理映射【理論19】 188
9.2實驗19:球面兩步紋理映射算法190
9.2環境映射192
9.2.1球面映射方法【理論20】 192
9.2.2立方體映射方法【理論21】 193
9.3實驗20:球面環境映射算法(球映射方法) 195
9.4實驗21:圓環環境映射算法(立方體映射方法) 196
9.5投影紋理映射【理論22】 200
9.6實驗22:圓環投影紋理映射201
9.7三維紋理映射【理論23】 203
9.8實驗23:木紋球體206
9.9 Mipmap紋理反走樣技術208
9.10本章小結210
習題9 210
附錄A課程設計213
A.1項目描述213
A.2項目設計214
A.3項目編碼217
A.4項目總結222
A.5項目拓展222
參考文獻227