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第Ⅰ部分 图形学基础3

1 绪论3

1.1 计算机图形学的研究内容3

1.2 计算机图形学的应用领域5

1.3 计算机图形学的发展简史5

1.4 主要的图形库API6

2 OpenGL简介8

2.1 OpenGL发展历史8

2.2 OpenGL体系结构9

2.3 OpenGL函数库9

2.4 建立OpenGL编程环境10

2.4.1 建立一个新工程10

2.4.2 设置包含文件和库文件路径11

2.4.3 加入OpenGL库13

2.5 OpenGL程序一瞥13

2.6 Windows环境下的OpenGL应用程序结构18

2.6.1 Windows应用程序基本结构18

2.6.2 OpenGL加入Windows应用程序21

2.6.3 Windows环境下的OpenGL应用程序示例25

本章小结33

3 基本几何图元的定义35

3.1 几何图元描述35

3.1.1 点35

3.1.2 线35

3.1.3 多边形36

3.2 绘制几何图元36

3.2.1 指定顶点36

3.2.2 定义不同的几何图元37

本章小结41

4 图形和视图变换42

4.1 齐次坐标42

4.2 二维变换43

4.2.1 二维平移变换43

4.2.2 二维比例变换44

4.2.3 二维旋转变换45

4.2.4 二维反射变换46

4.2.5 二维错切变换47

4.2.6 复合变换48

4.2.7 二维变换的分解49

4.3 三维变换50

4.4 视图51

4.4.1 平行投影51

4.4.2 透视投影52

4.5 基于OpenGL的图形变换54

4.5.1 视点或照相机坐标55

4.5.2 OpenGL中的矩阵55

4.5.3 模型变换56

4.5.4 投影变换57

4.5.5 剪切变换60

4.5.6 视口变换63

4.6 综合利用各种变换绘制机器人模型64

本章小结72

5 颜色74

5.1 计算机颜色74

5.1.1 颜色生成原理74

5.1.2 颜色模型及变换75

5.2 OpenGL颜色模式79

5.2.1 RGBA颜色模式79

5.2.2 颜色索引模式80

本章小结80

第Ⅱ部分 高级图形学理论和实践80

6 图形明暗效应83

6.1 光照模型83

6.1.1 环境光84

6.1.2 漫反射光84

6.1.3 镜面反射光85

6.1.4 Phong简单光照模型86

6.2 多边形光照计算87

6.2.1 常量模型87

6.2.2 Gouraud模型88

6.2.3 Phong模型88

6.3 OpenGL光照89

6.3.1 光源89

6.3.2 光照分量90

6.3.3 材质90

6.3.4 加入光照步骤90

6.4 创建OpenGL光源91

6.4.1 启动光源92

6.4.2 设置光源颜色92

6.4.3 设置光源位置与衰减因子93

6.5 OpenGL光照模型96

6.5.1 全局环境光97

6.5.2 视点位置97

6.5.3 双面光照98

6.5.4 镜面反射光颜色98

6.6 定义材质属性98

6.6.1 设置材质环境反射光色和漫反射光色99

6.6.2 设置镜面反射光色100

6.6.3 设置发射光色100

6.6.4 常见的材质属性值100

6.6.5 设置材质属性示例103

6.7 光源的高级控制109

6.7.1 设置聚光灯109

6.7.2 设置多光源110

6.7.3 控制光源的位置和方向114

本章小结118

7 纹理映射120

7.1 纹理映射概述120

7.1.1 纹理的定义121

7.1.2 二维纹理映射121

7.2 凸包纹理映射124

7.3 环境纹理映射126

7.4 OpenGL纹理映射127

7.5 OpenGL纹理定义131

7.6 OpenGL纹理对象132

7.6.1 生成纹理名132

7.6.2 生成并使用纹理对象132

7.7 OpenGL纹理控制133

7.7.1 纹理滤波133

7.7.2 重复与缩限134

7.8 OpenGL纹理映射方式135

7.9 OpenGL纹理坐标135

7.9.1 纹理坐标定义135

7.9.2 自动产生纹理坐标136

7.10 OpenGL环境映射140

本章小结149

8 曲线和曲面150

8.1 双线性面片150

8.2 二次Bézier曲线151

8.3 高次Bézier曲线154

8.3.1 高次Bézier曲线的定义154

8.3.2 Bézier曲线的性质155

8.4 Bézier曲面156

8.4.1 Bézier曲面的定义156

8.4.2 Bézier曲面的细分157

8.5 Hermite和Catmull-Rom曲线157

8.6 B样条159

8.6.1 B样条的定义159

8.6.2 非三次B样条162

8.6.3 NURBS163

8.7 Loop曲面细分方法163

8.8 OpenGL曲线和曲面165

8.8.1 Bézier曲线165

8.8.2 Bézier曲面169

8.8.3 纹理曲面175

8.8.4 NURBS179

本章小结185

9 隐藏面消除187

9.1 BSP树187

9.1.1 BSP树算法概述187

9.1.2 创建树结构190

9.1.3 划分三角形192

9.1.4 树的优化194

9.2 Z缓存区194

9.2.1 Z缓存区算法194

9.2.2 整型Z缓存区195

9.3 背面消除195

9.4 OpenGL隐藏面消除196

本章小结198

10 图形合成技术199

10.1 融合199

10.1.1 图形融合199

10.1.2 OpenGL图形融合200

10.1.3 图形融合应用202

10.2 反走样209

10.2.1 图形反走样209

10.2.2 OpenGL反走样线条211

10.2.3 OpenGL反走样多边形214

10.3 雾化217

10.3.1 深度暗示和雾217

10.3.2 OpenGL雾化218

本章小结223

第Ⅲ部分 OpenGL高级编程223

11 OpenGL缓存技术227

11.1 缓存及其应用227

11.1.1 OpenGL缓存概念227

11.1.2 清除缓存228

11.1.3 屏蔽缓存229

11.2 颜色缓存230

11.2.1 双缓存系统230

11.2.2 立体缓存231

11.3 模板缓存231

11.4 累积缓存244

本章小结252

12 使用显示列表和顶点数组253

12.1 显示列表253

12.1.1 建立显示列表254

12.1.2 添加函数命令到显示列表254

12.1.3 执行显示列表255

12.1.4 删除显示列表257

12.1.5 显示列表与纹理258

12.1.6 显示列表使用示例258

12.2 顶点数组268

12.2.1 启动顶点数组269

12.2.2 使用顶点数组270

12.2.3 使用隔行数组273

12.2.4 锁定顶点数组273

12.2.5 顶点数组使用示例274

本章小结278

13 OpenGL位图和图像279

13.1 OpenGL位图279

13.1.1 定位位图279

13.1.2 绘制位图281

13.1.3 OpenGL位图示例281

13.2 使用图像285

13.2.1 绘制图像数据285

13.2.2 从屏幕上读取图像数据286

13.2.3 拷贝屏幕数据287

13.2.4 放大、缩小和反转288

13.2.5 管理像素存储288

13.2.6 图像应用示例289

13.3 Windows位图293

13.3.1 BMP文件格式293

13.3.2 载入BMP文件295

13.3.3 输出BMP文件298

本章小结300

14 显示字体302

14.1 字体和显示列表302

14.2 位图字体302

14.3 轮廓字体314

14.4 纹理字体325

14.5 中文字体338

本章小结357

参考文献358