作　　者	（英）沃特（Watt,A.) ,包宏 譯
出 版 社	機械工業出版社
圖書定價	￥69.00

第1章 計算機圖形學的數學基礎 1
1.1 處理三維結構 1
1.1.1 計算機圖形學中的三維仿射變換 1
1.1.2 改變坐標系的變換 6
1.2 結構變形變換 7
1.3 向量和計算機圖形學 9
1.3.1 向量的加法 9
1.3.2 向量的長度 10
1.3.3 法向量和叉積 10
1.3.4 法向量和點積 11
1.3.5 與法向量反射相關的向量 12
1.4 光線和計算機圖形學 13
1.4.1 光線幾何—相交 14
1.4.2 相交—光線與球 14
1.4.3 相交—光線與凸多邊形 15
1.4.4 相交—光線與包圍盒 16
1.4.5 相交—光線與二次形 18
1.4.6 光線跟蹤幾何—反射和折射 18
1.5 圖像平面中的插值性質 20
第2章 三維物體的表示和建模（1） 21
引言 21
2.1 三維物體的多邊形表示 25
2.1.1 創建多邊形物體 28
2.1.2 多邊形物體的手工建模 29
2.1.3 多邊形物體的自動產生 29
2.1.4 多邊形物體的數學產生 30
2.1.5 程序化的多邊形網格物體—分形物體 34
2.2 物體的構造實體幾何表示 36
2.3 物體表示的空間細分技術 38
2.3.1 八叉樹和多邊形 40
2.3.2 BSP樹 41
2.3.3 創建體素實體 42
2.4 用隱函數表示物體 43
2.5 場景管理和物體表示 44
2.6 總結 48
第3章 三維物體的表示和建模（2） 51
引言 51
3.1 Bezier曲線 53
3.1.1 連接Bezier曲線段 58
3.1.2 Bezier曲線性質總結 59
3.2 B樣條表示 60
3.2.1 B樣條曲線 60
3.2.2 均勻B樣條 61
3.2.3 非均勻B樣條 64
3.2.4 B樣條曲線性質總結 70
3.3 有理曲線 70
3.3.1 有理Bezier曲線 70
3.3.2 NURBS 72
3.4 從曲線到表面 73
3.4.1 連續性和Bezier曲面片 76
3.4.2 一個Bezier曲面片物體—Utah茶壺 78
3.5 B樣條表面的曲面片 79
3.6 建立曲面片表面 82
3.6.1 截面或線性軸設計實例 84
3.6.2 控制多面體設計—基本技術 87
3.6.3 用表面擬合來創建曲面片物體 90
3.7 從曲面片到物體 94
第4章 表示和繪制 97
引言 97
4.1 繪制多邊形網格—簡單綜述 97
4.2 繪制參數化表面 98
4.2.1 直接由曲面片描述進行繪制 99
4.2.2 曲面片向多邊形轉換 100
4.2.3 物體空間細分 101
4.2.4 圖像空間細分 106
4.3 繪制構造實體幾何表示 108
4.4 繪制體素表示 110
4.5 繪制隱函數 110
第5章 繪圖流程（1）：幾何操作 113
引言 113
5.1 繪圖流程中的坐標空間 113
5.1.1 局部坐標系或建模坐標系 113
5.1.2 世界坐標系 114
5.1.3 攝像機/眼睛/觀察坐標系 114
5.2 在觀察空間中進行的操作 116
5.2.1 消隱或背面清除 116
5.2.2 視見體 116
5.2.3 三維屏幕空間 118
5.2.4 視見體和深度 120
5.3 先進的觀察系統（PHIGS和GKS） 123
5.3.1 PHIGS觀察系統概述 124
5.3.2 觀察方向參數 125
5.3.3 觀察映射參數 126
5.3.4 觀察平面的更詳細討論 127
5.3.5 實現一個PHIGS型觀察系統 128
第6章 繪圖流程（2）：繪制或算法過程 131
引言 131
6.1 在視見體上裁剪多邊形 131
6.2 對像素明暗處理 134
6.2.1 局部反射模型 135
6.2.2 局部反射模型—實際問題 139
6.2.3 局部反射模型—關于光源的考慮 140
6.3 插值明暗處理技術 140
6.3.1 插值明暗處理技術—Gouraud明暗處理 140
6.3.2 插值明暗處理技術—Phong明暗處理 141
6.3.3 繪制程序的明暗處理選項 142
6.3.4 Gouraud明暗處理和Phong明暗處理的比較 143
6.4 光柵化 143
6.4.1 光柵化邊 143
6.4.2 光柵化多邊形 145
6.5 繪制的順序 146
6.6 隱藏面消除 147
6.6.1 Z緩沖器算法 148
6.6.2 Z緩沖器和CSG表示 148
6.6.3 Z緩沖器與合成 149
6.6.4 Z緩沖器和繪制 150
6.6.5 掃描線Z緩沖器 151
6.6.6 跨躍式隱藏面消除 151
6.6.7 一個跨躍式掃描線算法 151
6.6.8 Z緩沖器和復雜場景 153
6.6.9 Z緩沖器總結 154
6.6.10 BSP樹和隱藏面消除 155
6.7 多路繪制和累加緩沖器 157
第7章 模擬光線—物體相交：局部反射模型 161
引言 161
7.1 來自完全表面的反射 162
7.2 來自不完全表面的反射 163
7.3 雙向反射分布函數 163
7.4 漫反射分量和鏡面反射分量 165
7.5 完全漫反射—經驗型散布鏡面反射 166
7.6 基于物理的鏡面反射 166
7.6.1 建模表面的微觀幾何 167
7.6.2 陰影和屏蔽效果 167
7.6.3 觀察幾何學 169
7.6.4 Fresnel項 169
7.7 預計算BRDF 171
7.8 基于物理的漫反射分量 172
第8章 映射技術 175
引言 175
8.1 二維紋理映射到多邊形網格物體 179
8.1.1 用雙線性插值進行反向映射 179
8.1.2 用中間表面進行反向映射 180
8.2 二維紋理域到雙三次參數曲面片物體 182
8.3 廣告牌 184
8.4 凹凸映射 184
8.4.1 用于凹凸映射的多路技術 186
8.4.2 用于凹凸映射的預計算技術 187
8.5 光線圖 187
8.6 環境映射或反射映射 189
8.6.1 立方體映射 190
8.6.2 球映射 192
8.6.3 環境映射：比較點 193
8.6.4 表面性質和環境映射 193
8.7 三維紋理域技術 194
8.7.1 三維噪聲 195
8.7.2 模擬擾動 196
8.7.3 三維紋理和動畫 197
8.7.4 三維光線圖 198
8.8 反走樣和紋理映射 199
8.9 紋理映射中的交互式技術 201
第9章 幾何陰影 205
引言 205
9.1 計算機圖形學中陰影的性質 205
9.2 地平面上的簡單陰影 207
9.3 陰影算法 207
9.3.1 陰影算法：投影多邊形/掃描線 207
9.3.2 陰影算法：陰影體 209
9.3.3 陰影算法：從光源變換導出陰影多邊形 211
9.3.4 陰影算法：陰影Z緩沖器 211
第10章 全局照明 215
引言 215
10.1 全局照明模型 216
10.1.1 繪制方程 216
10.1.2 輻射光亮度. 輻照度和輻射光亮度方程 217
10.1.3 路徑的標注 219
10.2 全局照明算法的發展 221
10.3 已建立的算法—光線跟蹤和輻射度 221
10.3.1 Whitted 光線跟蹤方法 221
10.3.2 輻射度方法 223
10.4 全局照明中的蒙特卡羅技術 225
10.5 路徑跟蹤 228
10.6 分布式光線跟蹤 229
10.7 二路光線跟蹤 232
10.8 依賴于觀察/獨立于觀察和多路方法 234
10.9 存儲照明 236
10.10 光線體 238
10.11 粒子跟蹤和密度估計 238
第11章 輻射度方法 241
引言 241
11.1 輻射度理論 242
11.2 形狀因子的確定 243
11.3 Gauss-Seidel方法 247
11.4 觀察部分解—漸進式細化 248
11.5 輻射度方法存在的問題 250
11.6 輻射度圖像中的人工痕跡 251
11.6.1 半立方體人工痕跡 251
11.6.2 重建人工痕跡 253
11.6.3 網格化人工痕跡 254
11.7 網格化策略 255
11.7.1 自適應或后網格化 256
11.7.2 預網格化 260
第12章 光線跟蹤策略 271
引言—Whitted光線跟蹤 271
12.1 基本算法 272
12.1.1 跟蹤光線—初始的考慮 272
12.1.2 照明模型分量 272
12.1.3 陰影 273
12.1.4 隱藏面消除 274
12.2 用遞歸方法實現光線跟蹤 275
12.3 七條光線的旅程—一個光線跟蹤研究 277
12.4 光線跟蹤多邊形物體—多邊形交點處的法向插值 279
12.5 光線跟蹤方法的效率問題 280
12.5.1 自適應深度控制 280
12.5.2 第一次碰撞加速 281
12.5.3 具有簡單形狀的限定物體 281
12.5.4 二次數據結構 283
12.5.5 光線空間細分 287
12.6 利用光線的連貫性 288
12.7 一個歷史話題—彩虹的光學問題 291
第13章 體繪制 293
引言 293
13.1 體繪制和體數據的可視化 295
13.2 “半透明膠質”選項 298
13.2.1 體素分類 299
13.2.2 變換到觀察方向 299
13.2.3 沿著光線合成像素 300
13.3 半透明膠質和表面 301
13.4 體繪制算法中關于結構的考慮 304
13.4.1 光線投射（未經變換的數據） 305
13.4.2 光線投射（變換后的數據） 306
13.4.3 體素投影方法 307
13.5 體繪制過程中的透視投影 309
13.6 三維紋理和體繪制 309
第14章 反走樣理論及實踐 311
引言 311
14.1 走樣和采樣 311
14.2 鋸齒形邊 315
14.3 計算機圖形學中的采樣與真實采樣之間的比較 316
14.4 采樣和重建 317
14.5 一個簡單的比較 318
14.6 預過濾方法 319
14.7 超采樣或后過濾 320
14.8 非均勻采樣—一些理論概念 322
14.9 圖像的傅里葉變換 326
第15章 顏色和計算機圖形學 333
引言 333
15.1 計算機成像中的顏色集 334
15.2 顏色和三維空間 335
15.2.1 RGB空間 337
15.2.2 HSV單六面體模型 338
15.2.3 YIQ空間 340
15.3 顏色. 信息和感知空間 340
15.3.1 CIE XYZ空間 341
15.3.2 CIE xyY空間 344
15.4 繪制和顏色空間 346
15.5 關于監視器的考慮 347
15.5.1 RGB監視器和其他監視器的考慮 347
15.5.2 關于監視器的考慮—不同的監視器和相同的顏色 347
15.5.3 關于監視器的考慮—顏色顯示范圍的映射 349
15.5.4 關于監視器的考慮—g校正 350
第16章 基于圖像的繪制和照片建模 353
引言 353
16.1 以前繪制的圖像的復用—二維技術 353
16.1.1 平面“冒名頂替者”或小畫面 354
16.1.2 計算平面小畫面的有效性 355
16.2 改變繪制的資源 356
16.2.1 優先繪制 356
16.2.2 圖像分層 357
16.3 運用深度信息 359
16.3.1 三維扭曲 359
16.3.2 分層深度圖像 363
16.4 觀察插值 365
16.5 四維技術—照明繪圖或光線場繪制方法 368
16.6 照片建模和IBR 370
16.6.1 利用照片全景圖進行基圖像的繪制 373
16.6.2 合成全景圖 373
16.6.3 基于圖像繪制的照片建模 374
第17章 計算機動畫 377
引言 377
17.1 計算機動畫技術的分類和描述 379
17.2 剛體動畫 380
17.2.1 插值或關鍵幀 380
17.2.2 明確的腳本 382
17.2.3 旋轉的插值 384
17.2.4 用四元方法表示旋轉 386
17.2.5 對四元式插值 388
17.2.6 作為動畫物體的攝像機 392
17.3 連接結構和層次化運動 392
17.4 計算機動畫中的動力學 400
17.4.1 剛體的基本理論—粒子 401
17.4.2 力的性質 402
17.4.3 剛體—有翼展的物質 403
17.4.4 在計算機動畫中運用動力學 405
17.4.5 模擬成塊物質的動力學 406
17.4.6 空間-時間限制 409
17.5 碰撞檢測 411
17.5.1 非限制性階段/限制性階段算法 411
17.5.2 用OBB進行非限制性階段的碰撞檢測 412
17.5.3 限制性階段：凸多面體對—準確的碰撞檢測 414
17.5.4 單階段算法—物體的層次結構 415
17.6 碰撞響應 417
17.7 粒子動畫 419
17.8 行為動畫 421
17.9 總結 423
第18章 比較圖像研究 425
引言 425
18.1 局部反射模型 425
18.2 紋理映射和陰影映射 426
18.3 Whitted 光線跟蹤 427
18.4 輻射度方法 428
18.5 RADIANCE 429
18.6 總結 430
參考文獻 431
索引 439

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總結

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