基本信息
编辑推荐
本书凝聚了作者多年的一线教学经验，内容贴近读者，讲解清晰而准确，使读者能够灵活应用所学，并达融会贯通的境界
内容简介
书籍
计算机书籍
本书用通俗易懂的语言、精心设计的图示清晰而准确地讲述了计算机图形学的基础理论、算法、几何模型与数据结构等内容，包括光栅图形学、图形裁剪、基本几何、二维几何、图形变换、三维几何、几何造型、光照模型、曲线和曲面、曲线拟合和双圆弧逼近、交互式图形系统的设计问题，以及CAD系统中的一个难点——参数设计问题。为加深学生对基本知识的理解，本书每章后都附加了相关习题和思考题。.
本书可作为计算机图形学(Computer Graphics，CG)课程的教材，也可供从事图形处理和计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)的相关人员参考。
计算机图形学在众多领域扮演着越来越重要的角色，其主要作用就是研究如何在计算机中表示以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，也即将抽象的模型用最为形象的方式表述出来。..
本书重在清晰而准确地讲解计算机图形学的基础理论、算法、几何模型与数据结构等内容，包括光栅图形学、图形裁剪、基本几何、二维几何、图形变换、三维几何、几何造型、光照模型、曲线和曲面、曲线拟合和双圆弧逼近、交互式图形系统的设计问题以及CAD系统中的一个难点——参数设计问题。...
计算机书籍
本书用通俗易懂的语言、精心设计的图示清晰而准确地讲述了计算机图形学的基础理论、算法、几何模型与数据结构等内容，包括光栅图形学、图形裁剪、基本几何、二维几何、图形变换、三维几何、几何造型、光照模型、曲线和曲面、曲线拟合和双圆弧逼近、交互式图形系统的设计问题，以及CAD系统中的一个难点——参数设计问题。为加深学生对基本知识的理解，本书每章后都附加了相关习题和思考题。.
本书可作为计算机图形学(Computer Graphics，CG)课程的教材，也可供从事图形处理和计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)的相关人员参考。
计算机图形学在众多领域扮演着越来越重要的角色，其主要作用就是研究如何在计算机中表示以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法，也即将抽象的模型用最为形象的方式表述出来。..
本书重在清晰而准确地讲解计算机图形学的基础理论、算法、几何模型与数据结构等内容，包括光栅图形学、图形裁剪、基本几何、二维几何、图形变换、三维几何、几何造型、光照模型、曲线和曲面、曲线拟合和双圆弧逼近、交互式图形系统的设计问题以及CAD系统中的一个难点——参数设计问题。...
作译者
何援军，1945年7月生，1968年毕业于浙江大学数学系。现为上海交通大学计算机系教授、博士生导师。.
1992年7月被中国船舶工业总公司授予“有突出贡献中青年专家称号”，同年10月起享受政府特殊津贴。事迹曾被《上海科技报》和《中国船舶报》报道， 《计算机辅助设计与制造》杂志也曾在人物篇刊载过专访。
197S年主持我国第一台引进的大型数控绘图机软件的接收工作，此后，一直从事计算机图形处理、CAD等的理论研究和软件开发工作。
正在主持和曾经主持过的项目有国家自然科学基金、86 3等课题和上海市、中国船舶工业总公司的重点和重大课题等。分别获得过全国科学大会奖(1项)，国防工办2等奖(1项)，中国船舶工业总公司科技进步2等奖(1项)、3等奖(3项)和上海市科技进步2等奖(4项)等多项国家和省市级科技进步奖。国家“八五”课题《船舶CAD支撑软件》曾荣获国家计委、国家科委和国家财政部联合颁发的《国家“八五”科技攻关重大科技成果》。..
主研的CAD软件曾在由国家科委主持的全国自主版权软件评测中获得同类软件第一名，登记计算机软件著作权1项。
正式出版的学术专著有《计算机图形学算法与实践》 (1990，湖南科技出版社)和《CAD图形开发工具》(1997，上海科技出版社)等2本，发表论文70余篇。
“九五”期间曾任上海市CAD应用工程专家组成员。现任中国工程图学学会副理事长、计算机图形学专业委员会主任委员和上海市工程图学学会理事长。
主要研究方向：CAD、 计算机图形学，计算机信息集成技术，几何计算的理论、算法和软件等。...
Email：yjhe@sjtu．edu．cn
1992年7月被中国船舶工业总公司授予“有突出贡献中青年专家称号”，同年10月起享受政府特殊津贴。事迹曾被《上海科技报》和《中国船舶报》报道， 《计算机辅助设计与制造》杂志也曾在人物篇刊载过专访。
197S年主持我国第一台引进的大型数控绘图机软件的接收工作，此后，一直从事计算机图形处理、CAD等的理论研究和软件开发工作。
正在主持和曾经主持过的项目有国家自然科学基金、86 3等课题和上海市、中国船舶工业总公司的重点和重大课题等。分别获得过全国科学大会奖(1项)，国防工办2等奖(1项)，中国船舶工业总公司科技进步2等奖(1项)、3等奖(3项)和上海市科技进步2等奖(4项)等多项国家和省市级科技进步奖。国家“八五”课题《船舶CAD支撑软件》曾荣获国家计委、国家科委和国家财政部联合颁发的《国家“八五”科技攻关重大科技成果》。..
主研的CAD软件曾在由国家科委主持的全国自主版权软件评测中获得同类软件第一名，登记计算机软件著作权1项。
正式出版的学术专著有《计算机图形学算法与实践》 (1990，湖南科技出版社)和《CAD图形开发工具》(1997，上海科技出版社)等2本，发表论文70余篇。
“九五”期间曾任上海市CAD应用工程专家组成员。现任中国工程图学学会副理事长、计算机图形学专业委员会主任委员和上海市工程图学学会理事长。
主要研究方向：CAD、 计算机图形学，计算机信息集成技术，几何计算的理论、算法和软件等。...
Email：yjhe@sjtu．edu．cn
目录
作者简介
前言
第1章 绪论.
1．1 计算机图形学及它与其他学科的关系
1，2 计算机图形学发展简史
1．3 计算机图形学的应用领域
1．3．1 计算机辅助设计与制造
1．3．2 科学计算可视化
1．3．3 虚拟现实
1．3．4 计算机艺术
1．3．5 计算机动画
1．3．6 图形用户接口
1．4 计算机图形学研究的基本问题
1．4．1 图形输入
1．4．2 图形描述
1．4．3 图形变换
1．4．4 图形运算
1．4．5 图形输出
1．4．6 几何算法、几何复杂性和计算效率
1．5 计算机图形学的相关开发技术
前言
第1章 绪论.
1．1 计算机图形学及它与其他学科的关系
1，2 计算机图形学发展简史
1．3 计算机图形学的应用领域
1．3．1 计算机辅助设计与制造
1．3．2 科学计算可视化
1．3．3 虚拟现实
1．3．4 计算机艺术
1．3．5 计算机动画
1．3．6 图形用户接口
1．4 计算机图形学研究的基本问题
1．4．1 图形输入
1．4．2 图形描述
1．4．3 图形变换
1．4．4 图形运算
1．4．5 图形输出
1．4．6 几何算法、几何复杂性和计算效率
1．5 计算机图形学的相关开发技术
前言
图形是传递信息最主要的媒体之一，计算机图形学的发展和应用在某种意义上已成为计算机软、硬件发展水平的标志。它已成为一门成熟的学科，是信息技术中不可缺少的重要内容和发展基石。“计算机图形学”课程也已成为大学计算机、机械等相关学科的一门主干课程。.
本书对一些被普遍认同的计算机图形学领域的理论、技术和算法作了介绍，主要定位于作为计算机图形学(Computer Graphics，CG)课程的教材，兼作计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)的科研参考书。
理论教学与应用实践应各有自己的定位和目标，前者培养学生解决问题的思维方式，后者提高学生解决问题的能力。本书强调了对基础理论、算法、几何模型与数据结构等内容的叙述，并努力保证它们的正确性，尽可能使叙述准确、清晰。
基础理论。计算机图形学理论与计算机科学中的算法设计、算法分析、数据结构等学科密切相关。本书强调了对理论核心思想的阐述，用通俗易懂的语言，简明、透彻地阐明这些理论最本质的思想，附以精心设计的图示形式，力图使读者在较短的时间内掌握这些基本理论。
算法。本书重视原理上的阐述，从理论上分析各种算法的原理、可行性及几何复杂性。对各种典型的算法尽可能比较多种可能的方案，分别指出它们的优缺点和应用场合(某些关键思想将被反复运用)。在如何提高算法的效率，保证算法的准确性、可靠性，怎样处理好多值问题以及如何组织好数据结构，提高程序设计的技巧等各方面都进行了仔细推敲。精心设计算法用例，提高算法的正确性、示范性和适应性。采用通用的、规范的描述形式，例如近于自然语言的算法描述、伪代码形式和全局性较好的框图形式等。
几何模型与数据结构。本书重视几何模型与数据结构的描述，便于读者更好地理解其背后的理论依据，也是对数据结构、程序设计等主干课程的一次深化和应用。
本书由13章正文和3篇附录构成。
第1章 绪论。阐述了计算机图形学的学科定位；与其他学科CAD(及计算机绘图)、计算几何(Computer Geometry)、图像(Image)等的关系；叙述了计算机图形学中的一些基本概念、基本任务和它们在计算机图形学中的作用和地位；根据计算机图形学理论和技术的发展情况，简单地介绍了当前计算机图形学的相关开发技术。
第2章 光栅图形学。对基本几何(直线、圆、椭圆等)光栅化的理论和算法，以及多边形填充、字符和汉字显示、反走样等计算机图形学的基本理论和算法作了详细的讲解。本章是计算机图形学的“入门”章，努力用浅显的语言和直观的图示形式阐述各种变量的几何意义，引导读者“入门”计算机图形学。这是吸引读者学好计算机图形学的关键。
第3章 图形裁剪。本质上，图形裁剪应是一种几何计算问题，它与基本几何的光栅化算法不同，因此单列一章。
第4～8章涉及基本几何、二维几何、图形变换、三维几何和几何造型等各个方面。这些内容全部基于一套以向量几何为理论、以“方向性”概念为基础的几何计算理论体系。这套理论不仅统一了点、线(向量)、圆(弧)等基本几何及曲线和图形等的表示，并将基本几何与角度、距离、面积、分比、几何元素连接时的方向、封闭图形的边界走向等辅助几何(属性)有机地联系在一起。同时，引入“交点特征”的概念，有效地将二维布尔运算下降为一维向量计算、将三维布尔运算下降为二维布尔运算、将三维消隐算法最终归结为一维交集算法等等，从而使几何计算的复杂性大为简化，极大地提高了布尔运算、几何造型以及参数化设计等重大几何计算的稳定性和计算效率。
由此构筑了一种全新的、统一各种图形变换的坐标几何变换新机制，将平移、旋转、错切等坐标变换统一于基本几何体系，使基本几何与几何变换有机联系起来。阐明了“投影”和所谓“投影变换”的机理。研究了透视变换矩阵系数的意义和构造方法，使透视变换矩阵“量化”，以寻求在给定“灭点”的情况下定量求取透视变换系数的方法。
基本几何点、线(向量)、圆(弧)和面的定义以及它们之间的相互关系虽然并不复杂，但是作为描述所有图形和几何体的基础，其定义的严密性和算法的强壮性以及处理的效率却至关重要。需要深入地研究这些基本几何的有关问题，研究几何计算的稳定性和算法的复杂性理论，探索基本几何的方向定义以及它对几何计算效率的影响，建立对角度、距离、面积、分比、几何连接、封闭图形的边界走向等几何和属性概念的新涵义、新体系。
根据这套几何计算的理论体系，在第5章“二维几何”、第7章“三维几何”和第8章“几何造型”中叙述的经典几何算法：凸包算法、包容性测试算法、图形填充算法、2D和3D布尔运算算法、一维交集算法、消隐算法和三维几何造型算法等等，“交点特征”和“几何方向”的优越性发挥得淋漓尽致，使这些在基本几何新体系上构筑的典型几何算法变得出奇的简单。
整个体系显得较为完整、相对完善、使用方便。所有引入的理论和算法均提供了详细的例证，相信能被读者与同行接受和应用。
第9章讨论的光照模型是当前计算机图形学学科发展最快、最引入注目的方向，也是目前计算机图形学应用最广的部分。本书介绍了产生真实感图形的基本理论、原理、模型和算法。
先简单地介绍了光和颜色的基本概念，增加了“色彩应用”一节，供实现算法的读者构造出或热情、欢快、激动、奔放，或恬静、低沉、淡雅、严肃，或沉思、幽静、柔和，或朝气蓬勃、向上的作品来。
接着采用从简到繁，逐步深化的叙述方式，以环境光、漫反射和Lambert模型、镜面反射和Phong模型、透明模型的次序，自然地引出简单局部光照模型。
Gouraud明暗处理——光强插值算法和Phong明暗处理——法向插值算法从本质上讲是一种几何算法，本书将它单独列为“插值算法”一节。..
光线跟踪是整体光照模型的基础，也是计算机图形学中典型的、较难的算法。本书强调了光线跟踪算法原理的叙述，配以插图，使读者更易理解。光线跟踪算法中的关键技术则强调了可能采用的策略，并未展开。例如几何求交的问题，在有些书中列举了直线与立方体、球和二次曲面等的求交算法，其实，这种求交工作是几何计算或数学问题，无法一一枚举，倒不如将它的本质列出，给读者一个自由发挥的天地。
本书对一些被普遍认同的计算机图形学领域的理论、技术和算法作了介绍，主要定位于作为计算机图形学(Computer Graphics，CG)课程的教材，兼作计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)的科研参考书。
理论教学与应用实践应各有自己的定位和目标，前者培养学生解决问题的思维方式，后者提高学生解决问题的能力。本书强调了对基础理论、算法、几何模型与数据结构等内容的叙述，并努力保证它们的正确性，尽可能使叙述准确、清晰。
基础理论。计算机图形学理论与计算机科学中的算法设计、算法分析、数据结构等学科密切相关。本书强调了对理论核心思想的阐述，用通俗易懂的语言，简明、透彻地阐明这些理论最本质的思想，附以精心设计的图示形式，力图使读者在较短的时间内掌握这些基本理论。
算法。本书重视原理上的阐述，从理论上分析各种算法的原理、可行性及几何复杂性。对各种典型的算法尽可能比较多种可能的方案，分别指出它们的优缺点和应用场合(某些关键思想将被反复运用)。在如何提高算法的效率，保证算法的准确性、可靠性，怎样处理好多值问题以及如何组织好数据结构，提高程序设计的技巧等各方面都进行了仔细推敲。精心设计算法用例，提高算法的正确性、示范性和适应性。采用通用的、规范的描述形式，例如近于自然语言的算法描述、伪代码形式和全局性较好的框图形式等。
几何模型与数据结构。本书重视几何模型与数据结构的描述，便于读者更好地理解其背后的理论依据，也是对数据结构、程序设计等主干课程的一次深化和应用。
本书由13章正文和3篇附录构成。
第1章 绪论。阐述了计算机图形学的学科定位；与其他学科CAD(及计算机绘图)、计算几何(Computer Geometry)、图像(Image)等的关系；叙述了计算机图形学中的一些基本概念、基本任务和它们在计算机图形学中的作用和地位；根据计算机图形学理论和技术的发展情况，简单地介绍了当前计算机图形学的相关开发技术。
第2章 光栅图形学。对基本几何(直线、圆、椭圆等)光栅化的理论和算法，以及多边形填充、字符和汉字显示、反走样等计算机图形学的基本理论和算法作了详细的讲解。本章是计算机图形学的“入门”章，努力用浅显的语言和直观的图示形式阐述各种变量的几何意义，引导读者“入门”计算机图形学。这是吸引读者学好计算机图形学的关键。
第3章 图形裁剪。本质上，图形裁剪应是一种几何计算问题，它与基本几何的光栅化算法不同，因此单列一章。
第4～8章涉及基本几何、二维几何、图形变换、三维几何和几何造型等各个方面。这些内容全部基于一套以向量几何为理论、以“方向性”概念为基础的几何计算理论体系。这套理论不仅统一了点、线(向量)、圆(弧)等基本几何及曲线和图形等的表示，并将基本几何与角度、距离、面积、分比、几何元素连接时的方向、封闭图形的边界走向等辅助几何(属性)有机地联系在一起。同时，引入“交点特征”的概念，有效地将二维布尔运算下降为一维向量计算、将三维布尔运算下降为二维布尔运算、将三维消隐算法最终归结为一维交集算法等等，从而使几何计算的复杂性大为简化，极大地提高了布尔运算、几何造型以及参数化设计等重大几何计算的稳定性和计算效率。
由此构筑了一种全新的、统一各种图形变换的坐标几何变换新机制，将平移、旋转、错切等坐标变换统一于基本几何体系，使基本几何与几何变换有机联系起来。阐明了“投影”和所谓“投影变换”的机理。研究了透视变换矩阵系数的意义和构造方法，使透视变换矩阵“量化”，以寻求在给定“灭点”的情况下定量求取透视变换系数的方法。
基本几何点、线(向量)、圆(弧)和面的定义以及它们之间的相互关系虽然并不复杂，但是作为描述所有图形和几何体的基础，其定义的严密性和算法的强壮性以及处理的效率却至关重要。需要深入地研究这些基本几何的有关问题，研究几何计算的稳定性和算法的复杂性理论，探索基本几何的方向定义以及它对几何计算效率的影响，建立对角度、距离、面积、分比、几何连接、封闭图形的边界走向等几何和属性概念的新涵义、新体系。
根据这套几何计算的理论体系，在第5章“二维几何”、第7章“三维几何”和第8章“几何造型”中叙述的经典几何算法：凸包算法、包容性测试算法、图形填充算法、2D和3D布尔运算算法、一维交集算法、消隐算法和三维几何造型算法等等，“交点特征”和“几何方向”的优越性发挥得淋漓尽致，使这些在基本几何新体系上构筑的典型几何算法变得出奇的简单。
整个体系显得较为完整、相对完善、使用方便。所有引入的理论和算法均提供了详细的例证，相信能被读者与同行接受和应用。
第9章讨论的光照模型是当前计算机图形学学科发展最快、最引入注目的方向，也是目前计算机图形学应用最广的部分。本书介绍了产生真实感图形的基本理论、原理、模型和算法。
先简单地介绍了光和颜色的基本概念，增加了“色彩应用”一节，供实现算法的读者构造出或热情、欢快、激动、奔放，或恬静、低沉、淡雅、严肃，或沉思、幽静、柔和，或朝气蓬勃、向上的作品来。
接着采用从简到繁，逐步深化的叙述方式，以环境光、漫反射和Lambert模型、镜面反射和Phong模型、透明模型的次序，自然地引出简单局部光照模型。
Gouraud明暗处理——光强插值算法和Phong明暗处理——法向插值算法从本质上讲是一种几何算法，本书将它单独列为“插值算法”一节。..
光线跟踪是整体光照模型的基础，也是计算机图形学中典型的、较难的算法。本书强调了光线跟踪算法原理的叙述，配以插图，使读者更易理解。光线跟踪算法中的关键技术则强调了可能采用的策略，并未展开。例如几何求交的问题，在有些书中列举了直线与立方体、球和二次曲面等的求交算法，其实，这种求交工作是几何计算或数学问题，无法一一枚举，倒不如将它的本质列出，给读者一个自由发挥的天地。
