- •Часть I
- •Оглавление
- •Общее введение в компьютерную графику Предмет и область применения компьютерной графики
- •1. Отображение информации
- •2. Проектирование
- •3. Моделирование
- •4. Графический пользовательский интерфейс
- •Краткая история
- •Технические средства поддержки компьютерной графики
- •Вопросы и упражнения
- •Цвет в компьютерной графике о природе света и цвета
- •Цветовой график мко
- •Цветовые модели rgb и cmy
- •Цветовые модели hsv и hls
- •Пространство cie Luv
- •Вопросы и упражнения
- •Геометрические преобразования Системы координат и векторы
- •Уравнения прямой и плоскости
- •Аналитическое представление кривых и поверхностей
- •Пересечение луча с плоскостью и сферой
- •Интерполяция функций одной и двух переменных
- •Матрицы
- •Геометрические преобразования (перенос, масштабирование, вращение)
- •Переход в другую систему координат
- •Задача вращения относительно произвольной оси
- •Вопросы и упражнения
- •Представление геометрической информации Геометрические примитивы
- •Системы координат: мировая, объектная, наблюдателя и экранная
- •Однородные координаты. Задание геометрических преобразований в однородных координатах с помощью матриц
- •Вопросы и упражнения
- •Отсечение (клиппирование) геометрических примитивов
- •Алгоритм Сазерленда — Коэна отсечения прямоугольной областью
- •Отсечение выпуклым многоугольником
- •Клиппирование многоугольников
- •Вопросы и упражнения
- •Удаление невидимых поверхностей и линий
- •Удаление нелицевых граней многогранника Алгоритм Робертса
- •Алгоритм Варнока
- •Алгоритм Вейлера — Азертона
- •Метод z-буфера
- •Методы приоритетов (художника, плавающего горизонта)
- •Алгоритмы построчного сканирования для криволинейных поверхностей
- •Метод двоичного разбиения пространства
- •Метод трассировки лучей
- •Вопросы и упражнения
- •Проецирование пространственных сцен Основные типы проекций
- •Параллельные проекции
- •Центральные проекции
- •Математический аппарат
- •Ортогональные проекции
- •Косоугольные проекции
- •Центральные проекции
- •Специальные картографические проекции. Экзотические проекции земной сферы
- •Стереографическая проекция
- •Гномоническая проекция
- •Ортографическая проекция
- •Проекции на цилиндр
- •Проекция Меркатора
- •Проекции на многогранник
- •Необычные проекции
- •Вопросы и упражнения
- •Растровое преобразование графических примитивов
- •Алгоритм Брезенхема растровой дискретизации отрезка
- •Алгоритмы Брезенхема растровой дискретизации окружности и эллипса
- •Алгоритмы заполнения областей
- •Вопросы и упражнения
- •Закрашивание. Рендеринг полигональных моделей
- •Простая модель освещения
- •Закраска граней Плоское закрашивание
- •Закраска методом Гуро
- •Закраска методом Фонга
- •Более сложные модели освещения
- •Устранение ступенчатости (антиэлайзинг)
- •Вопросы и упражнения
- •Визуализация пространственных реалистических сцен Свето-теневой анализ
- •Метод излучательности
- •Глобальная модель освещения с трассировкой лучей
- •Текстуры
- •Вопросы и упражнения
- •Список литературы
А. И. Куликов, Т. Э. Овчинникова
АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННОЙ
КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
Учебное пособие
Часть I
Новосибирск
2006
Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ 2
Общее введение в компьютерную графику 5
Предмет и область применения компьютерной графики 5
Краткая история 7
Технические средства поддержки компьютерной графики 10
Вопросы и упражнения 16
Цвет в компьютерной графике 17
О природе света и цвета 17
Цветовой график МКО 18
Цветовые модели RGB и CMY 21
Цветовые модели HSV и HLS 23
Пространство CIE Luv 26
Вопросы и упражнения 28
Геометрические преобразования 30
Системы координат и векторы 30
Уравнения прямой и плоскости 34
Аналитическое представление кривых и поверхностей 36
Пересечение луча с плоскостью и сферой 37
Интерполяция функций одной и двух переменных 38
Матрицы 40
Геометрические преобразования (перенос, масштабирование, вращение) 41
Переход в другую систему координат 44
Задача вращения относительно произвольной оси 46
Вопросы и упражнения 47
Представление геометрической информации 49
Геометрические примитивы 49
Системы координат: мировая, объектная, наблюдателя и экранная 52
Однородные координаты. Задание геометрических преобразований в однородных координатах с помощью матриц 55
Вопросы и упражнения 58
Отсечение (клиппирование) геометрических примитивов 59
Алгоритм Сазерленда — Коэна отсечения прямоугольной областью 59
Отсечение выпуклым многоугольником 65
Клиппирование многоугольников 66
Вопросы и упражнения 68
Удаление невидимых поверхностей и линий 69
Удаление нелицевых граней многогранника 70
Алгоритм Робертса 70
Алгоритм Варнока 72
Алгоритм Вейлера — Азертона 74
Метод Z-буфера 75
Методы приоритетов (художника, плавающего горизонта) 76
Алгоритмы построчного сканирования для криволинейных поверхностей 78
Метод двоичного разбиения пространства 79
Метод трассировки лучей 80
Вопросы и упражнения 82
Проецирование пространственных сцен 84
Основные типы проекций 84
Параллельные проекции 85
Центральные проекции 87
Математический аппарат 88
Ортогональные проекции 88
Косоугольные проекции 89
Центральные проекции 89
Специальные картографические проекции. Экзотические проекции земной сферы 91
Стереографическая проекция 92
Гномоническая проекция 93
Ортографическая проекция 93
Проекции на цилиндр 94
Проекция Меркатора 94
Проекции на многогранник 95
Необычные проекции 96
Вопросы и упражнения 96
Растровое преобразование графических примитивов 98
Алгоритм Брезенхема растровой дискретизации отрезка 98
Алгоритмы Брезенхема растровой дискретизации окружности и эллипса 102
Алгоритмы заполнения областей 105
Вопросы и упражнения 107
Закрашивание. Рендеринг полигональных моделей 108
Простая модель освещения 108
Закраска граней 111
Плоское закрашивание 111
Закраска методом Гуро 112
Закраска методом Фонга 113
Более сложные модели освещения 113
Устранение ступенчатости (антиэлайзинг) 114
Вопросы и упражнения 118
Визуализация пространственных реалистических сцен 120
Свето-теневой анализ 120
Метод излучательности 122
Глобальная модель освещения с трассировкой лучей 124
Текстуры 126
Вопросы и упражнения 128
Список литературы 130