第1章圖形係統和模型
1.1計算機圖形學的應用
1.1.1信息的顯示
1.1.2設計
1.1.3仿真和動畫
1.1.4用戶界麵
1.2圖形係統
1.2.1像素和幀緩存
1.2.2CPU與GPU
1.2.3輸齣設備
1.2.4輸入設備
1.3物理圖像與閤成圖像
1.3.1對象和觀察者
1.3.2光和圖像
1.3.3成像模型
1.4成像係統
1.4.1針孔照相機
1.4.2人類視覺係統
1.5虛擬照相機模型
1.6應用程序編程接口
1.6.1筆式繪圖儀模型
1.6.2三維API
1.6.3使用WebGLAPI繪製的一係列圖像
1.6.4建模—繪製模式
1.7圖形繪製係統的體係結構
1.7.1顯示處理器
1.7.2流水綫體係結構
1.7.3圖形繪製流水綫
1.7.4頂點處理
1.7.5裁剪和圖元組裝
1.7.6光柵化
1.7.7片元處理
1.8可編程流水綫
1.9性能特徵
1.10OpenGL版本和WebGL
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習題
第2章圖形學編程
2.1Sierpinski鏤墊
2.2編寫二維圖形應用程序
2.3WebGL應用程序編程接口
2.3.1圖形函數
2.3.2圖形繪製流水綫和狀態機
2.3.3OpenGL和WebGL
2.3.4WebGL接口
2.3.5坐標係
2.4圖元和屬性
2.4.1多邊形的基本概念
2.4.2WebGL中的多邊形
2.4.3利用多邊形近似球麵
2.4.4三角剖分
2.4.5文本
2.4.6麯綫和麯麵對象
2.4.7屬性
2.5顔色
2.5.1RGB顔色
2.5.2索引顔色
2.5.3設置顔色屬性
2.6觀察
2.6.1正投影
2.6.2二維觀察
2.7控製函數
2.7.1和窗口係統的交互
2.7.2寬高比和視口
2.7.3應用程序組織結構
2.8Sierpinski鏤墊繪製程序
2.8.1嚮GPU發送數據
2.8.2繪製Sierpinski鏤墊的點數據
2.8.3頂點著色器
2.8.4片元著色器
2.8.5組閤代碼段
2.8.6initShaders（）函數
2.8.7init（）函數
2.8.8從應用程序讀入著色器
2.9多邊形和遞歸
2.10三維Sierpinski鏤墊
2.10.1使用三維點
2.10.2命名規範
2.10.3使用多邊形的三維Sierpinski鏤墊
2.10.4隱藏麵消除
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習題
第3章交互和動畫
3.1動畫
3.1.1鏇轉的正方形
3.1.2顯示過程
3.1.3雙緩存
3.1.4使用定時器
3.1.5使用requestAnimFrame
函數
3.2交互
3.3輸入設備
3.4物理輸入設備
3.4.1鍵盤碼
3.4.2光筆
3.4.3鼠標和跟蹤球
3.4.4數據闆、觸摸闆和觸摸屏
3.4.5操作杆
3.4.6多維輸入設備
3.4.7邏輯設備
3.4.8輸入模式
3.5客戶和服務器
3.6事件驅動輸入編程
3.6.1事件和事件監聽器
3.6.2增加按鈕
3.6.3菜單
3.6.4使用鍵碼
3.6.5滑動條
3.7位置輸入
3.8窗口事件
3.9拾取
3.10建立交互式模型
3.11交互式程序的設計
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習題
第4章幾何對象和變換
4.1標量、點和嚮量
4.1.1幾何對象
4.1.2與坐標無關的幾何
4.1.3數學的觀點：嚮量空間和仿射空間
4.1.4計算機科學的觀點
4.1.5幾何ADT
4.1.6直綫
4.1.7仿射加法
4.1.8凸性
4.1.9點積和叉積
4.1.10平麵
4.2三維圖元
4.3坐標係和標架
4.3.1嚮量的錶示和n元組
4.3.2坐標係的變換
4.3.3舉例：不同基下的錶示之間的變換
4.3.4齊次坐標
4.3.5舉例：標架變換
4.3.6對錶示進行處理
4.4WebGL中的標架
4.5矩陣和嚮量類型
4.6建模一個彩色立方體
4.6.1建模立方體的麵
4.6.2嚮內和嚮外的麵
4.6.3錶示對象的數據結構
4.6.4彩色立方體
4.6.5顔色插值
4.6.6顯示立方體
4.6.7使用元素繪製網格
4.7仿射變換
4.8平移、鏇轉和縮放
4.8.1平移
4.8.2鏇轉
4.8.3縮放
4.9變換的齊次坐標錶示
4.9.1平移
4.9.2縮放
4.9.3鏇轉
4.9.4錯切
4.10變換的級聯
4.10.1不動點在任意位置的鏇轉
4.10.2一般的鏇轉
4.10.3實例變換
4.10.4繞任意軸的鏇轉
4.11WebGL中的變換矩陣
4.11.1當前變換矩陣
4.11.2基本矩陣函數
4.11.3鏇轉、平移和縮放
4.11.4繞任意不動點的鏇轉
4.11.5變換的順序
4.12使立方體鏇轉起來
4.13三維應用程序的接口
4.13.1使用屏幕區域
4.13.2虛擬跟蹤球
4.13.3平滑的鏇轉
4.13.4增量式鏇轉
4.14四元數
4.14.1復數和四元數
4.14.2四元數和鏇轉
4.14.3四元數和萬嚮節死鎖
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習題
第5章觀察
5.1經典觀察和計算機觀察
5.1.1經典觀察
5.1.2正投影
5.1.3軸測投影
5.1.4斜投影
5.1.5透視觀察
5.2計算機觀察
5.3定位照相機
5.3.1照相機標架的定位
5.3.2兩個觀察API
5.3.3lookAt函數
5.3.4其他觀察API
5.4平行投影
5.4.1正投影
5.4.2WebGL中的平行投影
5.4.3投影的規範化
5.4.4正投影變換矩陣
5.4.5斜投影
5.4.6交互式觀察立方體
5.5透視投影
5.6WebGL中的透視投影
5.7透視投影變換矩陣
5.7.1透視投影的規範化
5.7.2WebGL中的透視投影變換
5.7.3透視投影示例程序
5.8隱藏麵消除
5.9顯示網格
5.9.1顯示網格麯麵
5.9.2多邊形偏移
5.9.3在場景中漫遊
5.10投影和陰影
5.11陰影映射
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習題
第6章光照和著色
6.1光綫和材質
6.2光源
6.2.1彩色光源
6.2.2環境光
6.2.3點光源
6.2.4聚光燈
6.2.5遠距離光源
6.3Phong反射模型
6.3.1環境光反射
6.3.2漫反射
6.3.3鏡麵反射
6.3.4改進的Phong模型
6.4計算嚮量
6.4.1法嚮量
6.4.2反射角
6.5多邊形的著色
6.5.1均勻著色
6.5.2平滑著色
6.5.3Phong著色
6.6通過遞歸細分逼近球麵
6.7指定光照參數
6.7.1光源
6.7.2材質
6.8實現光照模型
6.8.1在WebGL應用程序代碼中應用光照模型
6.8.2繪製效率
6.8.3在頂點著色器中實現光照計算
6.9球麵模型的著色
6.10基於每個片元的光照計算
6.11非真實感著色
6.12全局光照
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習題
第7章離散技術
7.1緩存
7.2數字圖像
7.3映射方法
7.4二維紋理映射
7.5WebGL的紋理映射
7.5.1紋理對象
7.5.2紋理圖像數組
7.5.3紋理坐標和紋理采樣器
7.5.4紋理采樣
7.5.5使用紋理坐標
7.5.6多紋理映射
7.6紋理生成
7.7環境貼圖
7.8反射貼圖示例程序
7.9凹凸映射
7.9.1計算凹凸貼圖
7.9.2凹凸貼圖示例程序
7.10融閤技術
7.10.1不透明度與融閤
7.10.2圖像融閤
7.10.3WebGL中圖像的融閤
7.10.4再探反走樣
7.10.5從後嚮前或從前嚮後繪製多邊形
7.10.6場景反走樣和多重采樣
7.10.7圖像處理
7.10.8其他的多通道繪製方法
7.11GPGPU
7.12幀緩存對象
7.13緩存交換
7.14拾取
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習題
第8章從幾何到像素
8.1圖形繪製流水綫的基本實現策略
8.2圖形繪製係統的四個主要任務
8.2.1建模
8.2.2幾何處理
8.2.3光柵化
8.2.4片元處理
8.3裁剪
8.4綫段的裁剪
8.4.1Cohen—Sutherland裁剪算法
8.4.2Liang—Barsky裁剪算法
8.5多邊形的裁剪
8.6其他圖元的裁剪
8.6.1包圍盒與包圍體
8.6.2麯綫、麯麵和字符的裁剪
8.6.3幀緩存中的裁剪
8.7三維裁剪
8.8光柵化
8.9Bresenham算法
8.10多邊形光柵化算法
8.10.1內外測試法
8.10.2WebGL與凹多邊形
8.10.3填充與分類
8.10.4漫水填充算法
8.10.5處理奇點
8.11隱藏麵消除
8.11.1對象空間和圖像空間消隱算法
8.11.2排序與隱藏麵消除
8.11.3掃描綫填充算法
8.11.4背麵剔除
8.11.5z緩存算法
8.11.6基於z緩存的掃描轉換算法
8.11.7深度排序和畫傢算法
8.12反走樣
8.13顯示方麵的問題
8.13.1顔色係統
8.13.2顔色矩陣
8.13.3γ校正
8.13.4抖動輸齣技術和半色調輸齣技術
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習題
第9章層級建模方法
9.1圖符和實例
9.2層級模型
9.3機器人手臂
9.4樹與遍曆
9.5使用樹數據結構
9.6動畫
9.7圖形對象
9.7.1方法、屬性和消息
9.7.2一個立方體對象
9.7.3對象與層級結構
9.7.4幾何和非幾何對象
9.8場景圖
9.9實現場景圖
9.10其他樹結構
9.10.1CSG樹
9.10.2BSP樹
9.10.3四叉樹和八叉樹
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習題
第10章過程建模方法
10.1基於算法的建模
10.2基於物理的建模和粒子係統
10.3牛頓粒子
10.3.1獨立的粒子
10.3.2彈簧力
10.3.3吸引力與排斥力
10.4求解粒子係統方程
10.5約束條件
10.5.1碰撞
10.5.2軟約束
10.6一個簡單的粒子係統
10.6.1繪製粒子
10.6.2更新粒子的位置
10.6.3碰撞
10.6.4作用力
10.6.5群聚行為
10.7基於agent的建模
10.8基於語言的建模
10.9遞歸方法和分形
10.9.1標尺和長度
10.9.2分形維數
10.9.3中點劃分及布朗運動
10.9.4分形山脈
10.9.5Mandelbrot集
10.9.6Mandelbrot片元著色器
10.10過程噪聲
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習題
第11章麯綫和麯麵
11.1麯綫和麯麵的錶示形式
11.1.1顯式錶示形式
11.1.2隱式錶示形式
11.1.3參數錶示形式
11.1.4參數多項式麯綫
11.1.5參數多項式麯麵
11.2設計準則
11.3三次參數多項式麯綫
11.4插值
11.4.1調和函數
11.4.2三次插值麯麵片
11.5Hermite麯綫和麯麵
11.5.1Hermite形式
11.5.2幾何與參數連續性
11.6Bzier麯綫和麯麵
11.6.1Bzier麯綫
11.6.2Bzier麯麵片
11.7三次B樣條
11.7.1三次B樣條麯綫
11.7.2B樣條和基函數
11.7.3樣條麯麵
11.8普通B樣條
11.8.1B樣條的遞歸定義
11.8.2均勻樣條
11.8.3非均勻B樣條
11.8.4NURBS
11.8.5Catmull—Rom樣條
11.9麯綫和麯麵的繪製
11.9.1多項式求值方法
11.9.2遞歸細分Bzier多項式
11.9.3基於細分算法的其他多項式麯綫的繪製
11.9.4細分Bzier麯麵
11.10Utah茶壺模型
11.11代數麯麵
11.11.1二次麯麵
11.11.2使用光綫跟蹤繪製麯麵
11.12麯綫和麯麵的細分
11.13從數據生成網格
11.13.1迴顧高度場
11.13.2Delaunay三角剖分
11.13.3點雲
11.14支持麯綫和麯麵的圖形API
11.14.1麯麵細分著色
11.14.2幾何著色
小結和注釋
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習題
第12章高級繪製
12.1超越流水綫繪製結構
12.2光綫跟蹤
12.3構建一個簡單的光綫跟蹤器
12.3.1光綫跟蹤遞歸算法
12.3.2計算交點
12.3.3其他不同形式的光綫跟蹤
12.4繪製方程
12.5輻射度方法
12.5.1輻射度方程
12.5.2求解輻射度方程
12.5.3計算排列因子
12.5.4實現輻射度算法
12.6全局光照和路徑跟蹤
12.7RenderMan
12.8並行繪製
12.8.1sort—middle繪製方法
12.8.2sort—last繪製方法
12.8.3sort—first繪製方法
12.9GPU硬件實現
12.10隱函數和等高綫圖
12.10.1步進方格
12.10.2步進三角形
12.11體繪製
12.11.1體數據集
12.11.2隱函數的可視化
12.12等值麵與步進立方體
12.13步進四麵體
12.14網格簡化
12.15直接體繪製
12.15.1指定顔色和透明度
12.15.2拋雪球算法
12.15.3體光綫跟蹤
12.15.4基於紋理映射的體繪製
12.16基於圖像的繪製
小結和注釋
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習題
附錄A初始化著色器
附錄B空間
附錄C矩陣
附錄D采樣與走樣
參考文獻
· · · · · · (收起)