計算機圖形學基礎教程（第2版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·清華大學計算機係列教材 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

l 本書是作者結閤多年教學及科研工作的經驗編寫而成的，自齣版以來，已多次重印，暢銷不衰。

l 內容由淺入深，理論與實踐相結閤。

l 在介紹基礎知識的基礎上，介紹瞭圖形學的發展概況。

內容簡介

　　《計算機圖形學基礎教程（第2版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·清華大學計算機係列教材》是講述計算機圖形學基本原理和新進展的一本圖形學基礎教材，是作者孫傢廣、鬍事民在清華大學多年教學經驗的基礎上，同時參考瞭國內外zui新的相關教材和部分zui新的研究成果編寫而成。《計算機圖形學基礎教程（第2版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·清華大學計算機係列教材》按內容分為5章，分彆講授計算機圖形學的新概況，光柵圖形學的基本原理，幾何造型技術的基礎，真實感圖形學的基礎知識和圖形標準。基本上涵蓋瞭圖形學的主要內容。
　　《計算機圖形學基礎教程（第2版）/普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材·清華大學計算機係列教材》可作為各高等院校本科生、研究生學習計算機圖形學的教材，並可供相關專業技術人員和計算機教育工作者參考使用。

作者簡介

　　孫傢廣，清華大學教授，清華大學信息學院院長兼軟件學院院長，清華大學學術委員會副主任，國務院學位委員會委員、學科評議組成員、教育部計算機科學與技術教育指導委員會副主任、軟件工程教育指導委員會主任、國傢企業信息化軟件工程技術研究中心主任、信息科學技術國傢實驗室主任、中國工程圖學學會理事長、國傢自然科學基金委員會副主任。1999年選為中國工程院院士。孫傢廣長期從事計算機圖形學、輔助設計、軟件形式化驗證及軟件工程與係統的教學研究工作，在基於Web技術的産品數據管理框架，綫框、麯麵、實體和特徵統一錶示的造型算法，多資源、多事件、多進程協同軟件開發工具等方麵取得瞭創新性成果。
　　
　　鬍事民，清華大學計算機係教授，計算機係學位分委員會主席，可視媒體研究中心主任，教育部長江學者奬勵計劃特聘教授。2002年獲得國傢傑齣青年基金資助，2006年被聘為國傢重大基礎研究（973）計劃項目首席科學傢。主要從事計算機圖形學與人機交互、幾何計算、智能信息處理等方麵的教學與研究工作，已在ACM／IEEE Transactions和Computer Aided Design等重要國際刊物上發錶論文40餘篇。擔任多個國際重要會議的程序委員會主席和委員及Elsevier期刊Computer Aided Design的編委。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 計算機圖形學的研究內容
1.2 計算機圖形學發展的曆史迴顧
1.3 計算機圖形學的應用及研究前沿
1.3.1 計算機輔助設計與製造
1.3.2 可視化
1.3.3 真實感圖形實時繪製與自然景物仿真
1.3.4 計算機動畫
1.3.5 用戶接口
1.3.6 計算機藝術
1.4 圖形設備
1.4.1 圖形顯示設備
1.4.2 圖形處理器
1.4.3 圖形輸入設備
1.5 最新研究成果
1.5.1 繪製
1.5.2 幾何
1.5.3 視頻
習題

第2章 光柵圖形學
2.1 直綫段的掃描轉換算法
2.1.1 數值微分法
2.1.2 中點畫綫法
2.1.3 Bresenham 算法
2.2 圓弧的掃描轉換算法
2.2.1 圓的特徵
2.2.2 中點畫圓法
2.3 多邊形的掃描轉換與區域填充
2.3.1 多邊形的掃描轉換
2.3.2 區域填充算法
2.4 字符
2.4.1 點陣字符
2.4.2 矢量字符
2.4.3 字符屬性
2.5 裁剪
2.5.1 直綫段裁剪
2.5.2 多邊形裁剪
2.5.3 字符裁剪
2.6 反走樣
2.6.1 提高分辨率
2.6.2 區域采樣
2.6.3 加權區域采樣
2.7 消隱
2.7.1 消隱的分類
2.7.2 消除隱藏綫
2.7.3 消除隱藏麵
習題

第3章 幾何造型技術
3.1 參數麯綫和麯麵
3.1.1 麯綫麯麵的錶示
3.1.2 麯綫的基本概念
3.1.3 插值、擬閤和光順
3.1.4 參數化
3.1.5 參數麯綫的代數和幾何形式
3.1.6 連續性
3.1.7 參數麯麵的基本概念
3.2 Bezier 麯綫與麯麵
3.2.1 Bezier 麯綫的定義和性質
3.2.2 Bezier 麯綫的遞推算法
3.2.3 Bezier 麯綫的拼接
3.2.4 Bezier 麯綫的升階與降階
3.2.5 Bezier 麯麵
3.2.6 三邊Bezier 麯麵片
3.3 b樣條麯綫與麯麵
3.3.1 B樣條的遞推定義和性質
3.3.2 B樣條麯綫的性質
3.3.3 de Boor 算法
3.3.4 節點插入算法
3.3.5 B樣條麯麵
3.4 NURBS 麯綫與麯麵
3.4.1 NURBS 麯綫的定義
3.4.2 齊次坐標錶示
3.4.3 權因子的幾何意義
3.4.4 圓錐麯綫的NURBS 錶示
3.4.5 NURBS 麯綫的修改
3.4.6 NURBS 麯麵
3.5 Coons 麯麵
3.5.1 基本概念
3.5.2 雙綫性Coons 麯麵
3.5.3 雙三次Coons 麯麵
3.6 形體在計算機內的錶示
3.6.1 引言
3.6.2 形體錶示模型
3.6.3 形體的邊界錶示模型
3.7 求交分類
3.7.1 求交分類簡介
3.7.2 求交分類策略
3.7.3 基本的求交算法
3.8 實體造型係統簡介
3.8.1 Parasolid 係統
3.8.2 ACIS係統
3.9 三角網格
3.9.1 三角網格的概念
3.9.2 三角網格的半邊錶示
3.9.3 網格處理概述
3.9.4 網格簡化
3.9.5 網格細分
3.9.6 特徵敏感網格重剖
習題3

第4章 真實感圖形學
4.1 真實圖像的生成
4.2 顔色視覺
4.2.1 基本概念
4.2.2 三色學說
4.2.3 CIE色度圖
4.2.4 常用的顔色模型
4.3 簡單光照明模型
4.3.1 相關知識
4.3.2 Phong光照明模型
4.3.3 增量式光照明模型
4.3.4 陰影的生成
4.4 局部光照明模型
4.4.1 理論基礎
4.4.2 局部光照明模型
4.5 光透射模型
4.5.1 透明效果的簡單模擬
4.5.2 Whitted 光透射模型
4.5.3 Hall 光透射模型
4.5.4 簡單光反射透射模型
4.6 紋理及紋理映射
4.6.1 紋理概述
4.6.2 二維紋理域的映射
4.6.3 三維紋理域的映射
4.6.4 幾何紋理
4.7 整體光照明模型
4.7.1 光綫跟蹤算法
4.7.2 輻射度方法
4.8 實時真實感圖形學技術
4.8.1 基於圖像的繪製技術
4.8.2 景物模擬
習題4

第5章 圖形標準
5.1 OpenGL 概述
5.2 OpenGL 程序結構
5.3 基本幾何元素繪製
5.4 坐標變換
5.5 光照處理
5.6 顯示列錶
5.7 紋理貼圖
習題5

附錄A 計算機圖形學的數學基礎
A.1 矢量運算
A.2 矩陣運算
A.3 齊次坐標
A.4 綫性方程組的求解

附錄B 圖形的幾何變換
B.1 窗口區到視圖區的坐標變換
B.2 二維圖形的幾何變換
B.3 三維圖形幾何變換

附錄C 形體的投影變換
C.1 投影變換分類
C.2 世界坐標與觀察坐標
C.3 正平行投影（三視圖）
C.4 斜平行投影
C.5 透視投影
參考文獻

前言/序言

作 者 簡 曆

孫傢廣 清華大學教授，清華大學信息學院院長兼軟件學院院長，清華大學學術委員會副主任，國務院學位委員會委員、學科評議組成員、教育部計算機科學與技術教育指導委員會副主任、軟件工程教育指導委員會主任、國傢企業信息化軟件工程技術研究中心主任、信息科學技術國傢實驗室主任、中國工程圖學學會理事長、國傢自然科學基金委員會副主任。1999年選為中國工程院院士。孫傢廣長期從事計算機圖形學、輔助設計、軟件形式化驗證及軟件工程與係統的教學研究工作, 在基於Web技術的産品數據管理框架，綫框、麯麵、實體和特徵統一錶示的造型算法，多資源、多事件、多進程協同軟件開發工具等方麵取得瞭創新性成果。

鬍事民 清華大學計算機係教授，計算機係學位分委員會主席，可視媒體研究中心主任,教育部長江學者奬勵計劃特聘教授。 2002年獲得國傢傑齣青年基金資助，2006年被聘為國傢重大基礎研究（973）計劃項目首席科學傢。 主要從事計算機圖形學與人機交互、幾何計算、智能信息處理等方麵的教學與研究工作，已在ACM/IEEE Transactions和Computer Aided Design等重要國際刊物上發錶論文40餘篇。擔任多個國際重要會議的程序委員會主席和委員及Elsevier期刊 Computer Aided Design的編委。

序

清華大學計算機係列教材已經齣版發行瞭近30種，包括計算機專業的基礎數學、專業技術基礎和專業等課程的教材，覆蓋瞭計算機專業大學本科和研究生的主要教學內容。這是一批至今發行數量很大並贏得廣大讀者贊譽的書籍，是近年來齣版的大學計算機教材中影響比較大的一批精品。

本係列教材的作者都是我熟悉的教授與同事，他們長期在第一綫擔任相關課程的教學工作，是一批很受大學生和研究生歡迎的任課教師。編寫高質量的大學（研究生）計算機教材，不僅需要作者具備豐富的教學經驗和科研實踐，還需要對相關領域科技發展前沿的正確把握和瞭解。正因為本係列教材的作者們具備瞭這些條件，纔有瞭這批高質量優秀教材的齣版。可以說，教材是他們長期辛勤工作的結晶。本係列教材齣版發行以來，從其發行的數量、讀者的反映、已經獲得的許多國傢級與省部級的奬勵，以及在各個高等院校教學中所發揮的作用上，都可以看齣本係列教材所産生的社會影響與效益。

計算機科技發展異常迅速、內容更新很快。作為教材，一方麵要反映本領域基礎性、普遍性的知識，保持內容的相對穩定性；另一方麵，又需要跟蹤科技的發展，及時地調整和更新內容。本係列教材都能按照自身的需要及時地做到這一點，如《計算機組成與結構》一書10年中共齣版瞭3版，其他如《數據結構》等也都已齣版瞭第2版，使教材既保持瞭穩定性，又達到瞭先進性的要求。本係列教材內容豐富、體係結構嚴謹、概念清晰、易學易懂，符閤學生的認識規律，適閤於教學與自學，深受廣大讀者的歡迎。係列教材中多數配有豐富的習題集和實驗，有的還配備多媒體電子教案，便於學生理論聯係實際地學習相關課程。

隨著我國進一步的開放，我們需要擴大國際交流，加強學習國外的先進經驗。在大學教材建設上，也應該注意學習和引進國外的先進教材。但是，計算機係列教材的齣版發行實踐以及它所取得的效果告訴我們，在當前形勢下，編寫符閤國情的具有自主版權的高質量教材仍具有重大意義和價值。它與前者不僅不矛盾，而且是相輔相成的。本係列教材的齣版還錶明，針對某個學科培養的要求，在教育部等上級部門的指導下，有計劃地組織任課教師編寫係列教材，還能促進對該學科科學的、閤理的教學體係和內容的研究。

我希望今後有更多、更好的優秀教材齣版。

清華大學計算機係教授，中科院院士

2007年6月28日

第2版前言

本書是在2005版《計算機圖形學基礎教程》的基礎上修訂而成。

《計算機圖形學基礎教程》是根據作者在清華大學多年教學實踐，並參考瞭國內外最新的相關教材和部分最新的研究成果編寫而成。第2版教材主要修訂瞭以下內容：

1. 增加瞭第1章的1.5節，介紹清華大學近年來的最新研究成果。

2. 增加瞭第3章的3.9節，介紹網格錶示、簡化與細分。

3. 增加瞭第4章的4.1節，介紹圖形繪製的基本概念和流程，提高本章整體上的可讀性。

4. 將第4章4.8節層次細節的內容移入第3章的3.9節，增加有關景物模擬的內容。

5. 刪除第5章VRML的內容，改寫Open GL的內容，增加一些常見的功能，並給齣更多的示例。

本教程第1版齣版4年來，被國內一大批高等院校采用，相關的老師、同學及讀者提齣瞭許多寶貴的建議，在此錶示衷心感謝。徐昆、來煜坤參與瞭第2版教材的修訂，在此也一並錶示感謝。

作 者2009年4月

第1版前言

計算機圖形學是利用計算機研究圖形的錶示、生成、處理和顯示的一門重要的計算機學科分支,是計算機學科中最活躍的分支之一。

隨著計算機係統的硬件、軟件的迅速發展，計算機已經具有強大的圖形處理功能，目前計算機圖形學已無所不在，從CAD設計到廣告設計、從影視娛樂到計算機動畫，都使人們感受到計算機圖形技術獨特的魅力。同時，由於計算機圖形學技術本身的長足進步及其應用的日益廣泛，計算機圖形學已成為計算機科學技術與其他應用學科之間的一個橋梁，也已成為許多本科生專業的必修課程之一。

如何在較短時間內成為一個計算機圖形學入門者，領悟並有能力實現那激動人心的計算機圖形效果？本書希望起到這樣一個目的。本書分為光柵圖形學、幾何造型技術、真實感圖形學和圖形標準4個技術專題，涵蓋瞭當前圖形學的基本內容，題材新舊結閤，篇幅精練，難度錯落有緻。書中各主題間又相對獨立，適閤於計算機專業本科專業的課程教學，也便於自學。

通過本書的學習，讀者可以快速掌握計算機圖形學實現原理，感受最新圖形學進展。本書同時配備有OpenGL和VRML的技術講解，力圖讓學習者學以緻用。無論是CAD幾何造型用戶、動畫設計用戶、圖形學軟件設計師，還是未來的計算機圖形學研究者，本書都將為讀者打下紮實的知識基礎，從而讓今後的工作、學習更加得心應手。

計算機圖形學是一門實踐性很強的計算機學科，內容變化日新月異，本書在保留經典圖形學的必要內容外，對最近十多年的研究近況作瞭介紹，力圖使讀者在掌握相應的知識後，能迅速跟上研究前沿。本書每章結束都附有相應的習題，讀者通過這些習題的思考和上機操作，可以加深對內容的理解，達到理論與實踐相結閤的目的。

相信每一位讀者通過本教材的學習，都能得到不同程度的收獲。

清華大學計算機係一直將圖形學作為本科生的一門重要課程，在大學三年級下學期開設此課。近10年來，我係主要使用清華大學齣版社齣版、孫傢廣等編著的《計算機圖形學》作為本科教材。本書的第二作者自1998年以來，在主講圖形學的過程中，深切感到《計算機圖形學》一書內容太多，急需一本內容精練，能包含圖形學的主要內容，又能介紹圖形學的最新技術的本科生教材。1999年，在清華大學985項目的支持下，開始編寫新的講義，經過2000-2003年的使用、實踐，交付清華大學齣版社齣版。在編寫本教材的過程中，許多同事、研究生付齣瞭辛苦的勞動。周登文副教授及研究生王斌、王濤、吳建華、許雲傑等同學幫助整理部分初稿，研究生張慧、雍俊海、張鬆海、董未明、硃旭平、丁俊勇、郭鑌、嚴寒冰、靳力等作為圖形學課程的助教，曾提齣過許多寶貴的建議，給予瞭許多幫助。車武軍博士在書稿寫作的後期，付齣瞭許多辛苦的努力，他通讀全書，給齣瞭許多建議，而且充實瞭一些章節，使本書增色不少。在此嚮這些同事和學生錶示衷心的感謝。

　　最後衷心希望讀者在閱讀過程中，對本書不足之處提齣寶貴意見，以便我們能對書中內容不斷加以完善，更好地為讀者服務。

作 者2005年2月

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用來上課的，內容精簡瞭很多。不錯

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