計算機(jī)圖形學(xué)及實用編程技術(shù)

前言

　　隨著知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，計算機(jī)圖形生成技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。這就必然促使計算機(jī)專業(yè)人員、廣大非計算機(jī)專業(yè)的應(yīng)用人員，從計算機(jī)圖形學(xué)的理論高度和計算機(jī)繪圖的實用角度來研究和開發(fā)計算機(jī)圖形生成技術(shù)及軟件。在多年的教學(xué)、科研和技術(shù)的開發(fā)工作中，深刻地體會到：沒有計算機(jī)圖形的理論基礎(chǔ)，計算機(jī)圖形生成技術(shù)就無從談起；沒有高級語言描述算法的詳細(xì)思路，圖形學(xué)復(fù)雜的理論和方法就不能真正得到理解和應(yīng)用?；谶@些體會，作者認(rèn)為很有必要編寫出版這樣的一本書，即把計算機(jī)圖形學(xué)理論與計算機(jī)繪圖的實踐結(jié)合起來，并掌握用VC++開發(fā)工具進(jìn)行圖形軟件的設(shè)計?！　∮幸粋€形象地有關(guān)汽車的比喻可以類推到計算機(jī)圖形學(xué)的教學(xué)方法上，講授圖形學(xué)有三種方法：方法一——算法法，就是要求學(xué)生掌握與汽車工作原理有關(guān)的各種知識，如發(fā)動機(jī)、傳動裝置等；方法二——觀察法，就是讓學(xué)生坐在后排作為一個旁觀者欣賞風(fēng)景；方法三——編程法，就是指導(dǎo)學(xué)生如何駕駛，如何把汽車開到想去的地方。本書把方法一與方法三相結(jié)合，使學(xué)習(xí)者在掌握理論和實用知識兩方面均感到應(yīng)用自如?！　”緯谝黄^詳細(xì)地介紹了計算機(jī)圖形學(xué)的有關(guān)原理、算法及實現(xiàn)，從計算機(jī)圖形的基本圖形生成講起，采取循序漸進(jìn)的內(nèi)容安排，由簡單到復(fù)雜、由二維至三維，理論與實踐相結(jié)合，對書中的主要算法都給出了C程序。在第二篇給出了完整的VC編程范例，考慮到OpenGL強(qiáng)大的功能和良好的結(jié)構(gòu)，以及MFC的方便實用性，實例是以它們?yōu)榛A(chǔ)的；另外，為給學(xué)習(xí)者留有余地，范例中的許多算法與理論篇中的不盡相同，學(xué)習(xí)者須按照書中的講解，將這些C程序移植到范例中去，舉一反三，就可容易地在計算機(jī)上得到驗證與提高，從而為深入理解圖形學(xué)原理提供重要的保證，并為今后的計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用打下堅實的實踐基礎(chǔ)和編程經(jīng)驗積累。　　本書要求學(xué)習(xí)者有線性代數(shù)和C、C++語言的基礎(chǔ)。若有Visual C++6.0基礎(chǔ)更好，因為考慮到實用性和適用性，本書使用的開發(fā)工具是微軟公司的Visual Studio 6.0版。學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身情況，在C語言或Visual C++的基礎(chǔ)上上機(jī)練習(xí)，掌握和應(yīng)用圖形學(xué)的各種算法，并開發(fā)一些具有實用性的小型繪圖軟件?！　”緯舌嵵荽髮W(xué)李春雨、鄭志蘊(yùn)、譚同德，中原工學(xué)院張?zhí)?，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)李福超，鄭州輕工業(yè)學(xué)院魏云冰，河南工業(yè)大學(xué)丁偉等同志對本課程10多年的教學(xué)積累和科學(xué)研究，反復(fù)研討并集體編寫而成。具體分工如下：第1，2，3章由李春雨編寫，第4、6章由鄭志蘊(yùn)編寫，　　第5章由譚同德編寫，第7、8章由魏云冰編寫，第9、10章由李福超編寫，第11、12章由張?zhí)帉?，　　?3章由丁偉編寫。全書由李春雨匯總和整理。書中內(nèi)容雖為作者多年教學(xué)和科研工作的總結(jié)與體會，但由于作者水平有限，書中難免存在缺點和不足，殷切希望廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

在多年教學(xué)、科研和科技開發(fā)的基礎(chǔ)上，從計算機(jī)圖形學(xué)的理論高度和計算機(jī)繪圖的實用角度來研究、編寫這本教材。全書分上、下篇，共13章。上篇介紹計算機(jī)圖形學(xué)的原理、算法及實現(xiàn)，即從基本圖形的生成，由簡單到復(fù)雜，由二維到多維，循序漸進(jìn)。下篇介紹基于MFC和OpenGL的實用圖形編程技術(shù)，學(xué)以致用，并起到舉一反三的作用。內(nèi)容為：計算機(jī)圖形學(xué)的概念、發(fā)展、應(yīng)用和軟硬件系統(tǒng)；直線、圓、橢圓基本圖形的生成、曲線及區(qū)域的填充；幾何圖形的投影與變換；圖形裁剪、消隱處理；光照模型和圖案映射等真實感生成技術(shù)，圖像處理的基本知識，并用VC++進(jìn)行交互式圖形設(shè)計實例。    本書可作為計算機(jī)、以及航空航天領(lǐng)域、機(jī)械、電子、建筑等專業(yè)的本科生教材，也可作為相關(guān)工程人員的參考書。

書籍目錄

上篇　第1章 計算機(jī)圖形學(xué)基本知識　　1.1 概述　　1.2 計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展　　1.3 計算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用　　1.4 計算機(jī)圖形系統(tǒng)　　習(xí)題　第2章 基本圖形的生成與計算　　2.1 直線的生成算法　　2.2 二次曲線　　2.3 自由曲線　　2.4 字符的生成　　2.5 區(qū)域填充　　2.6 圖形的剪裁　　習(xí)題　第3章 圖形變換　　3.1二維圖形的幾何變換　　3.2窗口視圖變換　　3.3 三維圖形的幾何變換　　3.4 形體的投影變換　　3.5 三維線段裁剪　　習(xí)題　第4章 數(shù)據(jù)接口與交換標(biāo)準(zhǔn)　　4.1 GKS元文件標(biāo)準(zhǔn)GKSM　　4.2 計算機(jī)圖形元文件標(biāo)準(zhǔn) CGM　　4.3 計算機(jī)圖形接口標(biāo)準(zhǔn)CGI　　4.4 基本圖形交換規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)IGES　　4.5 DXF數(shù)據(jù)接口　　4.6 產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達(dá)與交換標(biāo)準(zhǔn)STEP　　習(xí)題　第5章 三維形體的表示　第6章 真實感圖形顯示　第7章 圖像處理下篇　第8章 基于MFC的圖形編程基礎(chǔ)　第9章 基于MFC的交互繪圖　第10章 OpenGL基礎(chǔ)知識和實驗框架的建立　第11章 OpenGL的基本圖形　第12章 OpenGL的組合圖形及光照和貼圖　第13章 攝像漫游與OpenGL的坐標(biāo)變換參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 計算機(jī)圖形學(xué)基本知識　　計算機(jī)圖形學(xué)是近40年來迅速發(fā)展起來的具有廣泛應(yīng)用前景的一門新興學(xué)科，是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中取得的又一重要成就。計算機(jī)出現(xiàn)后，為了在繪圖儀和陰極射線管上輸出圖形，計算機(jī)圖形學(xué)也隨之產(chǎn)生了。它是隨著計算機(jī)及其外圍設(shè)備等技術(shù)的發(fā)展而不斷完善的。計算機(jī)圖形學(xué)在航空、航天、汽車、電子、機(jī)械、土建工程、影視廣告、地理信息、輕紡化工等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，并推動了這門學(xué)科迅速成熟。計算機(jī)一方面解決了一些具體應(yīng)用中提出的各類新課題，另一方面又進(jìn)一步充實和豐富了這門學(xué)科的內(nèi)容?！　?.1　概　述　　1.1.1　計算機(jī)圖形學(xué)的概念　　計算機(jī)圖形學(xué)（computer graphics）是一門新興學(xué)科。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義它為：計算機(jī)圖形學(xué)是研究通過計算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。它是建立在傳統(tǒng)的圖學(xué)理論、應(yīng)用數(shù)學(xué)及計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)上的一門邊緣學(xué)科?！　?.1.2　計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容　　計算機(jī)圖形學(xué)的研究內(nèi)容涉及用計算機(jī)對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的軟硬件技術(shù)，其所涉及的算法十分豐富。圍繞物體的圖形圖像的生成及其準(zhǔn)確性、真實性和實時性，大致可分為以下幾類：　?。?）基于圖形設(shè)備的基本圖形元素的生成算法，如用光柵圖形顯示器生成直線、圓弧、二次曲線、封閉邊界內(nèi)的圖案填充等。

編輯推薦

　　《計算機(jī)圖形學(xué)及實用圖形編程技術(shù)》第一篇較詳細(xì)地介紹了計算機(jī)圖形學(xué)的有關(guān)原理、算法及實現(xiàn)，從計算機(jī)圖形的基本圖形生成講起，采取循序漸進(jìn)的內(nèi)容安排，由簡單到復(fù)雜、由二維至三維，理論與實踐相結(jié)合，對書中的主要算法都給出了C程序。在第二篇給出了完整的VC編程范例，考慮到OpenGL強(qiáng)大的功能和良好的結(jié)構(gòu)，以及MFC的方便實用性，實例是以它們?yōu)榛A(chǔ)的；另外，為給學(xué)習(xí)者留有余地，范例中的許多算法與理論篇中的不盡相同，學(xué)習(xí)者須按照書中的講解，將這些C程序移植到范例中去，舉一反三，就可容易地在計算機(jī)上得到驗證與提高，從而為深入理解圖形學(xué)原理提供重要的保證，并為今后的計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用打下堅實的實踐基礎(chǔ)和編程經(jīng)驗積累。 《計算機(jī)圖形學(xué)及實用圖形編程技術(shù)》要求學(xué)習(xí)者有線性代數(shù)和C、C++語言的基礎(chǔ)。若有Visual C++6.0基礎(chǔ)更好，因為考慮到實用性和適用性，《計算機(jī)圖形學(xué)及實用圖形編程技術(shù)》使用的開發(fā)工具是微軟公司的Visual Studio 6.0版。學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身情況，在C語言或Visual C++的基礎(chǔ)上上機(jī)練習(xí)，掌握和應(yīng)用圖形學(xué)的各種算法，并開發(fā)一些具有實用性的小型繪圖軟件。

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