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《計算機圖形學原理及實踐基礎篇》，[美] 約翰·F.休斯(John 著，出版社： 機械工業出版社。

截至2022年，機械工業出版社年出版新書近2700種，年引進和輸出版權總量近800種，產品橫跨科技出版、教育出版、大眾出版三大板塊，覆蓋機械、電工電子、汽車、建築、計算機、經管、心理、生活、科普、藝術設計、文創等十多個專業領域，以及高等教育、職業教育、技能教育等不同教育層次。

內容簡介

本書是計算機圖形學領域的著作，系統全面地介紹了計算機圖形學領域的關鍵概念、算法、技術和應用。本書先介紹了如何創建二維和三維圖像，接下來介紹了更為廣泛的話題，包括圖像表示和操縱、圖像和信號處理、圖像的縮放、紋理和紋理映射、交互技術、曲線分割、曲面分割、形狀的隱式表示、網格、光、材料和散射、顏色、光傳輸、概率和蒙特卡洛集成、動畫、空間數據結構、現代圖形學硬件等內容。

目錄

出版者的話

譯者序

前言

作者簡介

第1章　緒論1

1.1　計算機圖形學簡介1

1.1.1　計算機圖形學的世界3

1.1.2　應用領域的現狀與前景3

1.1.3　關於用戶界面的思考5

1.2　簡要歷史6

1.3　一個光照的例子7

1.4　目標、資源和適度的抽象8

1.4.1　深度理解與常見的做法9

1.5　圖形學中的常數和一些參數值的量級9

1.5.1　光能量和光子到達率9

1.5.2　顯示器的特性和眼睛的分辨率10

1.5.3　數碼相機的特性10

1.5.4　複雜應用的處理需求10

1.6　圖形管線11

1.6.1　紋理映射與近似12

1.6.2　更為詳細的圖形管線13

1.7　圖形學與藝術、設計、感知的關係14

1.8　基本圖形系統16

1.8.1　圖形數據16

1.9　視為黑盒的多邊形繪製18

1.10　圖形系統中的交互18

1.11　不同類型的圖形應用18

1.12　不同類型的圖形包19

1.13　構建真實感繪製模塊：概述20

1.13.1　光線20

1.13.2　物體和材料21

1.13.3　接收來自場景中的光線22

1.13.4　圖像顯示22

1.13.5　人類視覺系統23

1.13.6　數學運算23

1.13.7　積分和採樣24

1.14　學習計算機圖形學24

第2章　2D圖形學簡介——基於WPF26

2.1　引言26

2.2　2D圖形流水線概述26

2.3　2D圖形平台的演變27

2.3.1　從整數坐標到浮點數坐標27

2.3.2　即時模式與保留模式29

2.3.3　過程語言與描述性語言30

2.4　使用WPF定義2D場景31

2.4.1　XAML應用程序結構31

2.4.2　採用抽象坐標系定義場景31

2.4.3　坐標系的選擇範圍33

2.4.4　WPF畫布坐標系34

2.4.5　使用顯示變換35

2.4.6　構造並使用模塊化模板37

2.5　用WPF實現的2D圖形動態顯示42

2.5.1　基於描述性動畫的動態顯示42

2.5.2　基於過程代碼的動態顯示44

2.6　支持各種形狀係數45

2.7　討論和延伸閱讀46

第3章　一個古老的繪製器47

3.1　一幅丟勒的木刻畫47

3.2　可見性49

3.3　實現49

3.3.1　繪圖52

3.4　程序55

3.5　局限性57

3.6　討論和延伸閱讀59

3.7　練習60

第4章　2D圖形測試平台62

4.1　引言62

4.2　測試平台的細節63

4.2.1　使用2D測試平台63

4.2.2　割角63

4.2.3　基於測試平台的程序的結構64

4.3　C#代碼68

4.3.1　坐標系70

4.3.2　WPF數據依賴71

4.3.3　事件處理71

4.3.4　其他幾何物體73

4.4　動畫73

4.5　交互74

4.6　測試平台的一個應用程序74

4.7　討論77

4.8　練習77

第5章　人類視覺感知簡介78

5.1　引言78

5.2　視覺系統79

5.3　眼睛82

5.3.1　眼睛的生理機能82

5.3.2　眼睛中的光感受器83

5.4　恆常性及其影響85

5.5　延續性87

5.6　陰影88

5.7　討論和延伸閱讀89

5.8　練習90

第6章　固定功能的3D圖形平台和層次建模簡介92

6.1　引言92

6.1.1　WPF 3D部分的設計92

6.1.2　對光與物體交互的物理過程的近似93

6.1.3　WPF 3D概述93

6.2　網格和光照屬性94

6.2.1　場景設計94

6.2.2　生成更真實的光照98

6.2.3　固定功能繪製中的「光照」與「着色」101

6.3　曲面表示和繪製102

6.3.1　基於插值的着色處理（Gouraud着色）102

6.3.2　將表面設置為多面體表面和平滑表面104

6.4　WPF中的表面紋理105

6.4.1　基於分片拼接的紋理映射106

6.4.2　基於拉伸的紋理映射107

6.5　WPF反射模型107

6.5.1　顏色設置107

6.5.2　光源幾何108

6.5.3　反射率108

6.6　基於場景圖進行層次建模112

6.6.1　模塊化建模的動因112

6.6.2　自頂向下的部件層次結構設計113

6.6.3　自下而上的構建和組合114

6.6.4　構件的重用118

6.7　討論120

第7章　2D和3D空間中的基礎數學與幾何121

7.1　引言121

7.2　記號121

7.3　集合121

7.4　函數122

7.4.1　反正切函數123

7.5　坐標124

7.6　坐標運算124

7.6.1　向量126

7.6.2　如何理解向量127

7.6.3　向量長度127

7.6.4　向量運算127

7.6.5　矩陣乘法130

7.6.6　其他類型的向量131

7.6.7　隱式直線132

7.6.8　平面直線的隱式描述133

7.6.9　能否採用y=mx+b134

7.7　直線求交134

7.7.1　參數化參數化直線求交134

7.7.2　參數化隱式直線求交135

7.8　更一般的求交計算135

7.8.1　光線平面求交136

7.8.2　光線球求交137

7.9　三角形138

7.9.1　重心坐標138

7.9.2　空間三角形139

7.9.3　半平面和三角形140

7.10　多邊形141

7.10.1　內/外測試141

7.10.2　非簡單多邊形的內部143

7.10.3　平面多邊形的符號面積：分而治之143

7.10.4　空間多邊形的法向量144

7.10.5　更一般多邊形的符號面積145

7.10.6　傾斜原理145

7.10.7　重心坐標的模擬146

7.11　討論147