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1．1 场景造型1

第一章 图形学基础1

第一章 图形学基础1

1．1．1多面体模型1

1．1 场景造型1

1．1．1多面体模型1

1．1．2曲面模型4

1．1．2曲面模型4

1．1．3 场景坐标系6

1．1．3 场景坐标系6

1．2 取景变换7

1．2．1 视点坐标系7

1．2 取景变换7

1．2．1 视点坐标系7

1．2．2 背面剔除9

1．2．2 背面剔除9

1．2．3 屏幕坐标系10

1．2．3 屏幕坐标系10

1．2．4 视域四棱锥裁剪13

1．2．4 视域四棱锥裁剪13

1．3 裁剪15

1．3 裁剪15

1．3．1 Sutherland-Hodgman多边形裁剪16

1．3．1 Sutherland-Hodgman多边形裁剪16

1．3．2 Weiler-Atherton裁剪21

1．3．2 Weiler-Atherton裁剪21

1．4 光栅化22

1．4 光栅化22

1．5 消隐24

1．5 消隐24

1．6 小结26

1．6 小结26

2．1 引言27

第二章 光照明模型原理27

2．1 引言27

第二章 光照明模型原理27

2．2 简单的局部光照明模型28

2．2 简单的局部光照明模型28

2．2．1 Lambert漫反射模型29

2．2．1 Lambert漫反射模型29

2．2．2 Phong模型31

2．2．2 Phong模型31

2．2．3 简单透明模型34

2．2．3 简单透明模型34

2．3 较为完善的局部光照明模型36

2．3．1 Blinn模型和Cook-Torrance模型36

2．3．1 Blinn模型和Cook-Torrance模型36

2．3 较为完善的局部光照明模型36

2．3．2 光谱采样技术45

2．3．2 光谱采样技术45

2．4 一个统一的光照明模型48

2．4 一个统一的光照明模型48

2．5 整体光照明模型53

2．5．1 Whitted模型53

2．5 整体光照明模型53

2．5．1 Whitted模型53

2．5．2 Hall光照明模型54

2．5．2 Hall光照明模型54

2．6 扩展的光照明模型56

2．6 扩展的光照明模型56

2．6．1 光源的基本属性56

2．6．1 光源的基本属性56

2．6．2 具非均匀光强分布的点光源照明模型57

2．6．2 具非均匀光强分布的点光源照明模型57

2．7．1 线光源照明模型中Fid和Fis的计算59

2．7 线、面光照明模型59

2．7．1 线光源照明模型中Fid和Fis的计算59

2．7 线、面光照明模型59

2．7．2面光源照明模型63

2．7．2面光源照明模型63

2．8 小结64

2．8 小结64

3．1．1 Z缓存器算法65

第三章 简单画面绘制65

3．1 扫描线算法65

第三章 简单画面绘制65

3．1 扫描线算法65

3．1．1 Z缓存器算法65

3．1．2 扫描线Z缓存器算法66

3．1．2 扫描线Z缓存器算法66

3．1．3 区间扫描线算法68

3．1．3 区间扫描线算法68

3．2 曲面的扫描转换70

3．2 曲面的扫描转换70

3．3 光亮度插值76

3．3．1 Gouraud明暗处理76

3．3 光亮度插值76

3．3．1 Gouraud明暗处理76

3．3．2 Phong明暗处理79

3．3．2 Phong明暗处理79

3．3．3 Phong明暗处理的加速方法80

3．3．3 Phong明暗处理的加速方法80

3．4 曲面剖分算法84

3．4．1 Bézier曲线的递归细分84

3．4 曲面剖分算法84

3．4．1 Bézier曲线的递归细分84

3．4．2 Bézier曲面的递归细分86

3．4．2 Bézier曲面的递归细分86

3．4．3 Bézier曲面片的法向量89

3．4．3 Bézier曲面片的法向量89

3．4．4 裂缝问题的处理91

3．4．4 裂缝问题的处理91

3．5 A缓冲器算法95

3．5 A缓冲器算法95

3．6 阴影103

3．6 阴影103

3．6．1 阴影细节多边形算法104

3．6．1 阴影细节多边形算法104

3．6．2 影域多面体算法106

3．6．2 影域多面体算法106

3．7．1 rgba方法110

3．7 图像合成110

3．7．1 rgba方法110

3．7 图像合成110

3．7．2 rgbaz方法114

3．7．2 rgbaz方法114

3．7．3 基于多重扫描线的图像合成方法115

3．7．3 基于多重扫描线的图像合成方法115

3．8 小结121

3．8 小结121

4．2 光线跟踪的基本原理122

4．1 引言122

第四章 光线跟踪算法122

第四章 光线跟踪算法122

4．1 引言122

4．2 光线跟踪的基本原理122

4．3 光线跟踪几何125

4．3 光线跟踪几何125

4．3．1 反射光线与折射光线的确定126

4．3．1 反射光线与折射光线的确定126

4．3．2 光线与景物的求交几何127

4．3．2 光线与景物的求交几何127

4．4 光线跟踪中的阴影生成算法146

4．4 光线跟踪中的阴影生成算法146

4．5．1 包围盒技术149

4．5 层次包围盒技术149

4．5．1 包围盒技术149

4．5 层次包围盒技术149

4．5．2 层次包围盒技术150

4．5．2 层次包围盒技术150

4．5．3 改进的层次包围盒算法152

4．5．3 改进的层次包围盒算法152

4．5．4 平行2n面体层次包围盒技术154

4．5．4 平行2n面体层次包围盒技术154

4．5．5 初始光线上可见点的加速计算161

4．6 基于空间连贯性的快速光线跟踪算法161

4．5．5 初始光线上可见点的加速计算161

4．6 基于空间连贯性的快速光线跟踪算法161

4．7 3DDDA算法162

4．7 3DDDA算法162

4．8 空间八叉树剖分技术170

4．8 空间八叉树剖分技术170

4．8．1 Glassner算法171

4．8．1 Glassner算法171

4．8．2 混合式八叉树算法175

4．8．2 混合式八叉树算法175

4．9 二叉空间剖分加速技术195

4．9 二叉空间剖分加速技术195

4．10 光束跟踪算法200

4．10 光束跟踪算法200

4．11 圆锥跟踪算法205

4．11 圆锥跟踪算法205

4．12 分布式光线跟踪算法208

4．12 分布式光线跟踪算法208

4．13 双向光线跟踪算法212

4．13 双向光线跟踪算法212

4．14 光线跟踪算法中的反走样技术216

4．14 光线跟踪算法中的反走样技术216

4．14．1 象素细分技术217

4．14．1 象素细分技术217

4．14．2 非均匀超级采样技术219

4．14．2 非均匀超级采样技术219

4．15 小结220

4．15 小结220

第五章 纹理映射技术221

5．1 引言221

5．2 二维纹理映射的基本原理221

第五章 纹理映射技术221

5．1 引言221

5．2 二维纹理映射的基本原理221

5．3 纹理映射的建立222

5．3 纹理映射的建立222

5．3．1 Catmull算法224

5．3．1 Catmull算法224

5．3．2 Blinn方法227

5．3．2 Blinn方法227

5．3．3 两步法纹理映射技术229

5．3．3 两步法纹理映射技术229

5．3．4 环境映射技术231

5．3．4 环境映射技术231

5．4 纹理映射中的快速反走样技术245

5．4 纹理映射中的快速反走样技术245

5．4．1 近似空间变化滤波技术245

5．4．1 近似空间变化滤波技术245

5．4．2 Mip-map技术249

5．4．2 Mip-map技术249

5．4．3 区域求和表技术255

5．4．3 区域求和表技术255

5．4．4 逐步舍弃法257

5．4．4 逐步舍弃法257

5．5 几何纹理映射技术261

5．5 几何纹理映射技术261

5．6 三维纹理映射技术263

5．6 三维纹理映射技术263

5．7．1 木纹函数264

5．7 过程纹理函数264

5．7 过程纹理函数264

5．7．1 木纹函数264

5．7．2 三维噪声函数266

5．7．2 三维噪声函数266

5．7．3 湍流(turbulence)函数及其应用268

5．7．3 湍流(turbulence)函数及其应用268

5．7．4 Fourier合成技术270

5．7．4 Fourier合成技术270

5．8 Shade树274

5．8 Shade树274

5．9 小结277

5．9 小结277

6．1 引言279

第六章 辐射度方法279

6．1 引言279

第六章 辐射度方法279

6．2 理想漫射环境的一般辐射度方程280

6．2 理想漫射环境的一般辐射度方程280

6．3 漫射环境的简化辐射度方程282

6．3 漫射环境的简化辐射度方程282

6．4 形状因子计算284

6．4 形状因子计算284

6．4．1 线积分技术285

6．4．1 线积分技术285

6．4．2 Nusselt方法287

6．4．2 Nusselt方法287

6．4．3 半立方体算法288

6．4．3 半立方体算法288

6．4．4 半球面分割技术293

6．4．4 半球面分割技术293

6．4．5 单平面投影法294

6．4．5 单平面投影法294

6．4．6 顶点（微面元）对单个面片的形状因子297

6．4．6 顶点（微面元）对单个面片的形状因子297

6．4．7 Monte Carlo积分方法299

6．4．7 Monte Carlo积分方法299

6．4．8 形状因子的加速计算技术301

6．4．8 形状因子的加速计算技术301

6．5．1 线性方程组迭代算法的一般描述302

6．5 辐射度方程的求解技术302

6．5．1 线性方程组迭代算法的一般描述302

6．5 辐射度方程的求解技术302

6．5．2 Gauss-Siedel迭代方法303

6．5．2 Gauss-Siedel迭代方法303

6．5．3 Southwell迭代法304

6．5．3 Southwell迭代法304

6．5．4 逐步求精算法306

6．5．4 逐步求精算法306

6．6 辐射度方法的前后置处理308

6．6 辐射度方法的前后置处理308

6．6．1 表面预剖分处理309

6．6．1 表面预剖分处理309

6．6．2 辐射度函数的重建311

6．6．2 辐射度函数的重建311

6．7 层次结构辐射度算法314

6．7 层次结构辐射度算法314

6．7．1 子结构技术315

6．7．1 子结构技术315

6．7．2 层次结构辐射度算法317

6．7．2 层次结构辐射度算法317

6．8 非漫射环境的辐射度方法322

6．8 非漫射环境的辐射度方法322

6．8．1 全局立方体算法324

6．8．1 全局立方体算法324

6．8．2 Wallace的两步法327

6．8．2 Wallace的两步法327

6．8．3 邵敏之方法329

6．8．3 邵敏之方法329

6．8．4 绘制方程332

6．8．4 绘制方程332

6．8．5 扩展的两步算法334

6．8．5 扩展的两步算法334

6．9．2 凹凸纹理映射技术336

6．9．1 颜色纹理映射技术336

6．9 纹理表面辐射度算法336

6．9．1 颜色纹理映射技术336

6．9 纹理表面辐射度算法336

6．9．2 凹凸纹理映射技术336

6．10．1 表面属性的改变340

6．10．1 表面属性的改变340

6．10 动态场景的辐射度算法340

6．10 动态场景的辐射度算法340

6．10．2 场景几何的改变341

6．10．2 场景几何的改变341

6．11 一般曲面环境的辐射度算法346

6．11 一般曲面环境的辐射度算法346

6．11．1 一般漫射曲面环境的辐射度方程347

6．11．1 一般漫射曲面环境的辐射度方程347

6．11．2 非漫射曲面环境的辐射度算法353

6．11．2 非漫射曲面环境的辐射度算法353

6．12 有限元辐射度方法359

6．12 有限元辐射度方法359

6．13 小结363

6．13 小结363

7．1 引言364

第七章 真实感图形的实时绘制技术364

7．1 引言364

第七章 真实感图形的实时绘制技术364

7．2 实时消隐技术365

7．2．1 层次Z缓存器算法365

7．2．1 层次Z缓存器算法365

7．2 实时消隐技术365

7．2．2 可见性预计算技术370

7．2．2 可见性预计算技术370

7．3．1 基于长方体滤波方法的多面体简化技术371

7．3 层次细节简化技术371

7．3 层次细节简化技术371

7．3．1 基于长方体滤波方法的多面体简化技术371

7．3．2 顶点删除技术373

7．3．2 顶点删除技术373

7．3．3 渐进网格的简化算法377

7．3．3 渐进网格的简化算法377

7．3．4 基于二次误差度量的几何简化算法381

7．3．4 基于二次误差度量的几何简化算法381

7．3．5 基于局部参数化的多分辨率模型技术383

7．3．5 基于局部参数化的多分辨率模型技术383

7．3．6 视点依赖的场景简化技术388

7．3．6 视点依赖的场景简化技术388

7．4 基于图像的图形绘制技术393

7．4 基于图像的图形绘制技术393

7．4．1 视图插值算法394

7．4．1 视图插值算法394

7．4．2 层次图像存贮技术397

7．4．2 层次图像存贮技术397

7．4．3 全景函数造型技术402

7．4．3 全景函数造型技术402

7．4．4 光场函数采样技术406

7．4．4 光场函数采样技术406

7．5 小结409

7．5 小结409

8．2 fBm方法及其应用410

8．2 fBm方法及其应用410

第八章 自然景物模拟410

8．1 引言410

8．1 引言410

第八章 自然景物模拟410

8．3 L-系统414

8．3 L-系统414

8．3．1 DoL-系统415

8．3．1 DoL-系统415

8．3．2 植物结构的模拟420

8．3．2 植物结构的模拟420

8．4 粒子系统422

8．4 粒子系统422

8．5 小结424

8．5 小结424

第九章 颜色425

9．1引言425

9．1引言425

第九章 颜色425

9．2 颜色的视觉特性及颜色的基本定义426

9．2 颜色的视觉特性及颜色的基本定义426

9．3．1 RGB模型和CMY模型428

9．3 颜色空间及其相互转换428

9．3 颜色空间及其相互转换428

9．3．1 RGB模型和CMY模型428

9．3．2 YIQ颜色模型429

9．3．2 YIQ颜色模型429

9．3．3 HSV和HLS颜色模型430

9．3．3 HSV和HLS颜色模型430

9．3．4 CIE-XYZ颜色空间437

9．3．4 CIE-XYZ颜色空间437

9．3．5 CIE xyY系统446

9．3．5 CIE xyY系统446

9．3．6 CIE-LUV颜色空间447

9．3．6 CIE-LUV颜色空间447

9．4 颜色裁剪和Gamma修正449

9．4 颜色裁剪和Gamma修正449

9．5 小结451

9．5 小结451

参考文献452

参考文献452