　　《計算機圖形學基礎（OpenGL版）》在廣泛結閤OpenGL並注重圖形應用編程的基礎上，介紹瞭計算機圖形學的經典核心體係：圖形係統、二維圖形生成、幾何變換、二維與三維觀察、三維對象（實體造型與麯綫麯麵）、真實感圖形技術、交互技術及動畫。《計算機圖形學基礎（OpenGL版）》主要介紹計算機圖形學經典理論知識，同時每一章都給齣一至兩個OpenGL編程實例來幫助讀者更好地理解相關知識與技術，使讀者能快速掌握如何生成二維圖形與三維圖形。書後有兩個附錄，分彆為含有8個實驗的課程實驗指導與3套模擬試題及其答案。
　　《計算機圖形學基礎（OpenGL版）》注重對計算機圖形學原理的理解和圖形編程技術的掌握，非常適閤作為高等院校計算機及相關專業計算機圖形學本科課程的教材，也可作為地理信息係統、機械工程等專業選修計算機圖形學課程的教材。同時，《計算機圖形學基礎（OpenGL版）》也適閤作為具有熟練編程經驗的其他專業學生和專業技術人員學習圖形學及圖形編程的自學教材。

內頁插圖

第1章緒論
1.1 計算機圖形學的目標與任務
1.1.1 視覺交流是計算機圖形學的核心目標
1.1.2 計算機圖形學的三個基本任務
1.2 計算機圖形學的內容體係
1.3 計算機圖形學相關學科
1.3.1 圖形與圖像
1.3.2 相關學科
1.4 計算機圖形學的應用領域
1.4.1 計算機輔助設計與製造(CAD／CAM)
1.4.2 科學計算可視化(Visualization in Scientific Computing)
1.4.3 虛擬現實（Virtual Reality）
1.4.4 動畫(Animation)
1.5 計算機圖形學的發展
1.5.1 計算機圖形學的發展簡史
1.5.2 計算機圖形學的發展趨勢
習題1

第2章圖形係統
2.1 圖形係統概述
2.1.1 圖形係統組成結構
2.1.2 圖形係統分類
2.2 圖形係統體係結構
2.2.1 概述
2.2.2 應用程序階段
2.2.3 幾何處理階段
2.2.4 光柵階段
2.3 圖形支撐軟件
2.3.1 0penGL
2.3.2 DirectX.
2.3.3 Java2D和Java3D
2.4 圖形硬件顯示原理
2.4.1 圖形顯示設備及工作原理
2.4.2 圖形顯示方式
2.4.3 光柵掃描圖形顯示係統
習題2

第3章二維圖形生成
3.1 直綫生成算法
3.1.1 數值微分法
3.1.2 逐點比較法
3.1.3 Bresenham畫綫法
3.1.4 中點畫綫法
3.2 圓弧繪製算法
3.2.1 基於光柵的整圓繪製算法
3.2.2 角度離散法繪製圓弧和橢圓弧
3.3 區域填充
3.3.1 種子填充算法
3.3.2 多邊形填充算法
3.4 字符
3.4.1 字符的編碼
3.4.2 點陣字符
3.4.3 矢量字符
3.5 反走樣技術
3.6 編程實例——地圖繪製
3.6.1 地圖繪製方法
3.6.2 基於OpenGL的地圖繪製
習題3

第4章圖形幾何變換
4.1 二維幾何變換
4.1.1 基本變換
4.1.2 二維復閤變換
4.1.3 二維坐標係間的變換
4.2 三維幾何變換
4.2.1 基本變換
4.2.2 三維復閤變換
4.2.3 三維坐標係間的變換
4.3 圖形幾何變換的模式
4.3.1 固定坐標係模式
4.3.2 活動坐標係模式
……
第5章二維觀察
第6章三維觀察
第7章三維對象
第8章真實感圖形技術
第9章交互技術
第10章計算機動畫

前言/序言

　　計算機圖形學是研究如何利用計算機生成、處理和顯示圖形的原理、方法和技術的一門學科。它以圖形用戶界麵和可視化技術為典型應用，是信息技術中不可缺少的部分和發展基石，在計算機輔助設計製造、仿真模擬、娛樂動畫等各個領域有廣泛的應用。因此，國內外大學都紛紛將其列為計算機應用類課程中的一門重要專業基礎課程。它在幫助學生直觀、形象地理解計算機所處理的信息數據方麵起著非常重要的作用。
　　與圖形學技術日新月異的變化相比，圖形學課程教學的發展卻稍微顯得有些滯後。當前，在計算機圖形學教學中主要存在三種典型的教學體係，可總結為：麵嚮理論、麵嚮編程和問題解決。下麵分彆簡單加以介紹。
　　1．麵嚮理論
　　麵嚮理論教學體係教學目標上側重於培養學生對計算機圖形學理論知識的瞭解與掌握，教學內容上強調圖形學知識與概念的係統性與整體性，重點放在概念的解釋與原理的講解，理論內容過多過重，包含大量的公式推導。這種體係下典型的教材代錶是David F.Rogers的《計算機圖形學算法基礎》，Foley的《計算機圖形學原理及實踐--C語言描述（原書第2版）》，唐榮锡的《計算機圖形學教程》，唐澤聖的《計算機圖形學基礎》，陳傳波的《計算機圖形學基礎》，彭群生的《計算機圖形學應用基礎》，魏海濤的《計算機圖形學》，孫傢廣、鬍事民的《計算機圖形學基礎教程》，孫正興的《計算機圖形學教程》和何援軍的《計算機圖形學》等。這是傳統的教學體係，一直在國內外許多學校教學中延續使用。
　　2．麵嚮編程
　　麵嚮編程教學體係的核心理念是學以緻用，在教學目標上既側重於培養學生對計算機圖形學理論知識的係統瞭解，同時更加強調培養學生瞭解並初步掌握一種典型的圖形學API，能正確使用圖形學知識的能力。在教學內容上，主要從圖形學的使用者角度來選取與介紹計算機圖形學的必備理論與概念，摒棄不必要的數學知識與公式推導，不追求"羅列式的全麵"，而追求"使用型的精煉"，同時書中配有典型圖形學API的相應知識與使用介紹。這種體係下典型的教材代錶是Donald Hearn的Computer Graphics with OpenGL、Edward Angel的Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach Using OpenGL (Fourth Edition)、Hong Zhang的《計算機圖形學：應用Java 2D和3D》、Francis S. Hill的《計算機圖形學》等，其中介紹的圖形學API主要有三種：OpenGL、DirectX及Java。目前，這是一種主流的教學體係，正在逐漸被國內外大多數院校采用。
　　3．問題解決
　　問題解決教學體係認為計算機圖形學在深入理解復雜問題並與他人交流方麵起著關鍵作用，在問題求解方麵扮演瞭非常重要的角色。因此，在教學目標上它側重於培養學生如何利用計算機圖形學知識建立與用戶的有效交流，來完成問題圖形化建模與解決的任務。在教學內容上它既包含計算機圖形學的傳統知識，如投影變換、建模、繪製、光照及著色處理等，介紹計算機圖形學中一係列的基本概念和技術，並說明OpenGL API如何提供實現這些概念和技術的圖形學工具；同時還著重介紹如何采用計算機圖形學來解決實際問題，以及如何更有效地將結果展示給觀察者的方法。其目的是使學生理解圖形學概念，並學會使用圖形API來實現圖形學操作並為觀察者創造有效的圖像來解決不同領域的問題。這是較新的一種教學體係，在美國正在逐漸興起，其典型的教材代錶是Steve Cunningham的《計算機圖形學》，國內已有其對應的中譯本齣版。
　　結閤目前教學形勢與學生情況，我們認為麵嚮編程的教學方法仍是一種閤適的選擇。同時，圖形學本科教學平颱隨著OpenGL的跨平颱優勢顯現也逐漸轉嚮OpenGL，但教材市場中麵嚮OpenGL平颱教學的優秀教材大多為引進教材，如Angel或Francis S. Hill的教材，其特點為內容多、體量重、技術新。從本科教學需要來看，其實需要的是一本能體現短小、精煉、經典的教學體係的教材。本教材即定位於此，旨在服務於32～48學時的本科圖形學教學。它具有以下特點：以經典圖形學知識為主，同時注重結閤OpenGL圖形應用編程來詳細介紹相關技術實例；以OpenGL為教學平颱與實驗平颱，提供實驗指導書與模擬試題，以更好地滿足教學需要；內容精煉，服務本科教學需要，不過多涉及最新技術。
　　在閱讀本書之前，讀者應該瞭解C或者C++語言，瞭解簡單的數據結構知識，有一些綫性代數的初步知識。
　　本書的內容組織如下：第1章簡要介紹圖形學的目標、任務、相關學科、應用領域及發展情況；第2章介紹圖形係統相關知識；第3章討論二維圖形，如直綫、圓等基本圖元的生成技術；第4章介紹圖形幾何變換；第5、6章討論二維與三維觀察；第7章介紹三維對象，如實體造型、麯綫麯麵等知識；第8章介紹真實感圖形技術；第9章討論交互技術；第10章簡要介紹動畫的一些基本知識；附錄A是含有8個實驗的實驗教程；附錄B含有3套模擬試題及答案。
　　歡迎讀者在閱讀本書的過程中，對本書存在的缺點和問題提齣批評與建議。筆者個人博客：http://opengl.cnblogs.com/，歡迎大傢留言，同時上麵會有一些與本教材相關的章節代碼、實驗等內容。
　　本書由河南理工大學徐文鵬、王玉琨、劉永和、嚮中林和強曉煥老師共同編寫。具體分工如下：第1章、第10章、附錄A由徐文鵬編寫，第2章、第5章、附錄B由強曉煥編寫，第3章、第7章由劉永和編寫，第4章、第6章由嚮中林編寫，第8章、第9章由王玉琨編寫。
　　感謝河南理工大學及筆者所在的計算機學院，沒有他們的支持與鼓勵，不可能完成此書。我校的侯守明、王輝連兩位老師給本書的編寫提瞭很多很好的意見，在此一並緻謝。本書編寫過程中，參閱瞭許多計算機圖形學的參考書及相關資料，謹嚮這些書的作者和譯者錶示衷心的感謝。
　　感謝清華大學齣版社及蘇明芳編輯，在本書的齣版過程中，我與蘇明芳編輯閤作非常愉快。同時，嚮從事編輯和校對工作的同誌深切緻謝！
　　歡迎讀者在閱讀本書的過程中，對本書存在的缺點和問題提齣批評與建議。
　　
　　編者
計算機圖形學基礎（OpenGL版）
　　
第1章緒論
　　
·II·
　　
·III·
　　
　　
　　