计算机图形学-(第2版) 作者:Peter·Shirley

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书名:计算机图形学-(第2版)
作者:Peter·Shirley
译者:
出版社:人民邮电出版社
价格:49元

简介

本书是国外高校采用率很高的计算机图形学教材，共分为26 章，全面系统地讲解了计算机图形学的基本概念和相关技术。书中先介绍图形学相关的数学知识，然后依次讲解图形学的光栅算法、三维观察、隐藏面消除、光照、纹理、绘制等算法和理论，并介绍可视感知、计算机动画、基于图像的绘制、可视化以及构建交互式图形应用等。

第1章引言 1
1.1 图形学领域 1
1.2 主要应用 1
1.3 图形学API 2
1.4 三维几何模型 2
1.5 图形流水线 3
1.6 数值问题 3
1.7 效率 4
1.8 软件工程 5
1.8.1 单精度与双精度 5
1.8.2 内联 5
1.8.3 成员函数与非成员运算符 6
1.8.4 包含保护符 6
1.8.5 编译调试 7
1.8.6 实验性调试 7
文献注记 7
第2章数学知识 9
2.1 集合与映射 9
2.1.1 逆映射 10
2.1.2 区间 10
2.1.3 对数 11
2.2 解二次方程 12
2.3 三角学 12
2.3.1 角 12
2.3.2 三角函数 13
2.3.3 三角函数公式 14
2.4 向量 15
2.4.1 向量运算 16
2.4.2 向量的笛卡儿坐标 16
2.4.3 点积 17
2.4.4 叉积 18
2.4.5 标准正交基与坐标系 19
2.4.6 从单向量建立正交基 20
2.5 二维隐式曲线 20
2.5.1 二维梯度 21
2.5.2 隐式二维直线 23
2.5.3 隐式二次曲线 25
2.6 二维参数曲线 26
2.6.1 二维参数直线 26
2.6.2 二维参数圆 27
2.7 三维隐式曲面 27
2.7.1 隐式曲面的法向量 27
2.7.2 隐式平面 27
2.7.3 隐式曲面上的三维曲线 28
2.8 三维参数曲线 28
2.9 三维参数曲面 29
2.10 线性插值 30
2.11 三角形 30
2.11.1 二维三角形 30
2.11.2 三维三角形 33
常见问题 34
文献注记 34
习题 34
第3章光栅算法 35
3.1 光栅显像 35
3.2 显示器亮度和γ值 36
3.3 RGB颜色 37
3.4 α通道 38
3.5 直线绘制 39
3.5.1 基于隐式方程绘制直线 39
3.5.2 基于参数方程绘制直线 42
3.6 三角形光栅化 43
3.7 简单反走样技术 46
3.8 图像捕捉与存储 46
3.8.1 扫描仪和数码摄像机 47
3.8.2 图像存储 47
常见问题 47
习题 48
第4章信号处理 49
4.1 数字音频：一维采样 50
4.2 卷积 51
4.2.1 滑动平均 52
4.2.2 离散卷积 52
4.2.3 把卷积看作移位滤波器之和 55
4.2.4 与连续函数的卷积 56
4.2.5 离散—连续卷积 58
4.2.6 多维卷积 59
4.3 卷积滤波器 61
4.3.1 各种卷积滤波器 61
4.3.2 滤波器的性质 63
4.4 图像信号处理 66
4.4.1 离散图像滤波 66
4.4.2 图像采样中的反走样技术 67
4.4.3 重构与重采样 68
4.5 采样理论 71
4.5.1 傅里叶变换 72
4.5.2 卷积与傅里叶变换 74
4.5.3 傅里叶变换举例 75
4.5.4 采样理论中的狄拉克脉冲 76
4.5.5 采样与走样 76
4.5.6 理想滤波器与实用滤波器 80
习题 81
第5章线性代数 82
5.1 行列式 82
5.2 矩阵 84
5.2.1 矩阵运算 84
5.2.2 矩阵形式的向量运算 86
5.2.3 矩阵与行列式 86
5.2.4 计算逆矩阵 88
5.2.5 线性方程组 89
5.2.6 特征值及矩阵对角化 89
5.2.7 奇异值分解 91
常见问题 91
文献注记 92
习题 92
第6章矩阵变换 93
6.1 基本二维变换 93
6.1.1 缩放 93
6.1.2 切变 94
6.1.3 旋转 95
6.1.4 反射 96
6.1.5 二维变换组合 97
6.1.6 二维变换分解 98
6.2 基本三维变换 101
6.2.1 任意三维旋转 101
6.2.2 法向量变换 102
6.3 平移 103
6.4 变换矩阵的逆 106
6.5 坐标变换 106
常见问题 108
文献注记 108
习题 108
第7章观察 109
7.1 绘制标准视体 109
7.2 正射投影 111
7.3 透视投影 114
7.4 透视变换的性质 118
7.5 视域 119
常见问题 119
文献注记 120
习题 120
第8章隐藏面消除 121
8.1 BSP树 121
8.1.1 BSP树算法概述 121
8.1.2 构造BSP树 124
8.1.3 分割三角形 126
8.1.4 优化BSP树 127
8.2 z缓冲器 127
8.2.1 z缓冲器算法 127
8.2.2 整数z缓冲器 128
常见问题 129
习题 129
第9章表面明暗处理 130
9.1 漫反射明暗处理 130
9.1.1 朗伯明暗处理模型 130
9.1.2 环境明暗处理 131
9.1.3 基于顶点的漫反射明暗处理 131
9.2 Phong明暗处理 132
9.2.1 Phong光照模型 132
9.2.2 表面法线向量插值 134
9.3 艺术化明暗处理 134
9.3.1 线图 134
9.3.2 冷暖明暗处理 135
常见问题 136
习题 136
第10章光线跟踪 137
10.1 基本光线跟踪算法 137
10.2 计算观察光线 138
10.3 光线与物体相交 139
10.3.1 光线与球相交 139
10.3.2 光线与三角形相交 140
10.3.3 光线与多边形相交 142
10.4 光线跟踪程序 142
10.5 阴影 144
10.6 镜面反射 144
10.7 折射 145
10.8 实例化 147
10.9 次线性的光线与物体相交 148
10.9.1 包围盒 149
10.9.2 层次包围盒 151
10.9.3 均匀空间子分法 154
10.9.4 二叉空间划分法 155
10.10 构造实体几何 156
10.11 分布式光线跟踪 156
10.11.1 反走样 157
10.11.2 软阴影 157
10.11.3 景深 159
10.11.4 光泽反射 160
10.11.5 运动模糊 160
常见问题 161
习题 161
第11章纹理映射 162
11.1 三维纹理映射 162
11.1.1 三维条纹纹理 162
11.1.2 纹理数组 163
11.1.3 实体噪声 165
11.1.4 扰动 166
11.2 二维纹理映射 167
11.3 镶嵌模型 168
11.4 光栅化三角形的纹理映射 169
11.5 凹凸纹理 172
11.6 置换映射 172
11.7 环境映照 173
11.8 阴影图 174
常见问题 174
文献注记 175
习题 175
第12章完整的图形流水线 176
12.1 裁剪 176
12.2 流水线中裁剪部分的位置 176
12.2.1 在透视除法后的裁剪（选项3） 177
12.2.2 在变换前裁剪（选项1） 178
12.2.3 在齐次坐标系中裁剪（选项2） 179
12.2.4 用平面裁剪 179
12.3 扩展的图形流水线 180
12.3.1 剔除 180
12.3.2 光照和明暗处理 180
12.4 背向面删除 180
12.5 三角形条带和三角形扇区 180
12.6 保留状态 181
12.7 完整的图形流水线 181
常见问题 182
文献注记 182
习题 182
第13章图形学的数据结构 183
13.1 三角形网格 183
13.2 翼边数据结构 183
13.3 场景图 184
13.4 平铺多维数组 186
13.4.1 二维数组的一层平铺 187
13.4.2 示例：三维数组的两层平铺 188
常见问题 189
文献注记 189
习题 189
第14章采样 190
14.1 积分 190
14.1.1 度量和均值 191
14.1.2 示例：二维平面中直线的度量 191
14.1.3 示例：三维空间中直线的度量 193
14.2 连续概率 194
14.2.1 一维连续概率密度函数 194
14.2.2 一维期望 194
14.2.3 多维随机变量 194
14.2.4 方差 195
14.2.5 估计均值 196
14.3 蒙特卡罗积分 196
14.4 选择随机点 197
14.4.1 求反函数 198
14.4.2 拒绝 200
14.4.3 Metropolis 200
14.4.4 示例：在正方形上选择随机直线 201
常见问题 203
文献注记 204
习题 204
第15章曲线 205
15.1 曲线 205
15.1.1 参数化和重新参数化 206
15.1.2 分段的参数表达式 207
15.1.3 样条 208
15.2 曲线的性质 209
15.3 多项式片段 210
15.3.1 多项式的表示 210
15.3.2 线段 211
15.3.3 超线段 212
15.3.4 三次方程的基矩阵 214
15.3.5 混合函数 214
15.3.6 插值多项式 214
15.4 片段连接 215
15.4.1 节点 215
15.4.2 使用独立的片段 216
15.4.3 连接线段 216
15.5 三次多项式 217
15.5.1 自然三次多项式 218
15.5.2 埃尔米特三次多项式 219
15.5.3 基数三次多项式 219
15.6 拟合曲线 221
15.6.1 贝塞尔曲线 222
15.6.2 B样条曲线 226
15.6.3 非均匀B样条曲线 230
15.6.4 非均匀有理B样条曲线 232
15.7 小结 233
文献注记 233
习题 233
第16章计算机动画 235
16.1 动画原理 236
16.1.1 时间控制 236
16.1.2 动作布局 236
16.1.3 动画技术 237
16.1.4 人工控制与自动化方法 238
16.2 关键帧 238
16.2.1 运动控制 240
16.2.2 旋转插值 242
16.3 变形 244
16.4 角色动画 245
16.4.1 面部动画 249
16.4.2 运动捕捉 250
16.5 基于物理的动画 251
16.6 过程技术 253
16.7 对象群 255
文献注记 257
第17章使用图形硬件 258
17.1 什么是图形硬件 258
17.2 从硬件角度描述几何模型 259
17.3 几何模型转化为像素 263
17.3.1 设计流水线 264
17.3.2 基本执行模型 265
17.3.3 顶点着色器示例 267
17.3.4 片段着色器示例 269
17.3.5 GPU上的通用计算 270
常见问题 271
文献注记 271
习题 271
第18章构建交互式图形应用程序 272
18.1 击球程序 272
18.2 编程模型 274
18.2.1 控制驱动的编程 274
18.2.2 事件驱动的编程 276
18.2.3 事件驱动的击球程序 280
18.2.4 实现文献注记 282
18.2.5 小结 284
18.3 模型—视图—控制器体系结构 284
18.3.1 模型—视图—控制器框架 284
18.3.2 将MVC应用于击球程序 285
18.3.3 利用MVC扩充击球程序 289
18.3.4 MVC组件之间的交互作用 290
18.3.5 应用MVC概念 291
18.4 实现示例 291
18.4.1 使用GUI API 292
18.4.2 使用图形API 293
18.4.3 实现细节 294
18.5 结果的运用 298
18.5.1 示例1：PowerPoint 298
18.5.2 示例2：Maya 299
文献注记 300
习题 300
第19章光照 302
19.1 辐射测量 302
19.1.1 光子 302
19.1.2 光谱能量 302
19.1.3 功率 303
19.1.4 辐射照度 304
19.1.5 辐射率 304
19.1.6 BRDF 306
19.2 输送方程 307
19.3 光度测定 308
常见问题 309
文献注记 309
习题 309
第20章颜色 310
20.1 光和光检测器 310
20.2 三刺激颜色理论 311
20.3 CIE三刺激值 312
20.4 色度 312
20.5 暗视亮度 313
20.6 RGB显示器 314
20.7 近似颜色操作 314
20.8 对立颜色空间 315
常见问题 316
文献注记 316
习题 316
第21章视觉感知 317
21.1 视觉科学 317
21.2 视觉灵敏度 318
21.2.1 亮度和对比度 318
21.2.2 颜色 321
21.2.3 动态范围 323
21.2.4 视域和灵敏度 324
21.2.5 运动 326
21.3 空间视觉 328
21.3.1 参考坐标系和测量尺度 328
21.3.2 眼球运动线索 329
21.3.3 双目视差 330
21.3.4 运动线索 331
21.3.5 绘画线索 333
21.4 物体、位置和事件 336
21.4.1 物体识别 336
21.4.2 大小与距离 338
21.4.3 事件 340
21.5 图片感知 341
第22章色调再现 343
22.1 分类 345
22.2 动态范围 346
22.3 颜色 346
22.4 图像形成 348
22.5 基于频率的算子 348
22.6 梯度域算子 349
22.7 空间算子 350
22.8 除法 351
22.9 S形曲线 352
22.10 其他方法 356
22.11 夜景色调映射 357
22.12 讨论 358
第23章全局照明 359
23.1 朗伯场景的粒子跟踪 359
23.2 路径跟踪 362
23.3 精确的直接光照 363
23.3.1 数学框架 363
23.3.2 球形照明器的采样 364
23.3.3 非漫射照明器 366
常见问题 366
文献注记 367
习题 368
第24章反射模型 369
24.1 现实世界的材质 369
24.1.1 光滑绝缘材质和金属 369
24.1.2 粗糙表面 370
24.1.3 散射材质 370
24.1.4 透明材质 370
24.1.5 分层材质 370
24.2 反射模型的实现 371
24.3 镜面反射模型 372
24.4 光滑分层模型 372
24.5 粗糙分层模型 374
24.5.1 各向异性的镜面BRDF 375
24.5.2 各向异性Phong模型的漫射项 375
24.5.3 模型的实现 376
常见问题 377
文献注记 377
习题 377
第25章基于图像的绘制 378
25.1 光场 378
25.2 根据一组图像创建一幅新图像 379
常见问题 380
习题 381
第26章可视化 382
26.1 二维标量场 382
26.2 三维标量场 383
26.2.1 等值面 383
26.2.2 直接体绘制 386
常见问题 389
习题 389
参考文献 390
索引 401

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