本书是计算机图形学领域的经典著作，系统全面地介绍了计算机图形学领域的关键概念、算法、技术和应用。本书先介绍了如何创建二维和三维图像，接下来介绍了更为广泛的话题，包括图像表示和操纵、图像和信号处理、图像的缩放、纹理和纹理映射、交互技术、曲线分割、曲面分割、形状的隐式表示、网格、光、材料和散射、颜色、光传输、概率和蒙特卡洛集成、动画、空间数据结构、现代图形学硬件等内容。

出版者的话<br/>译者序<br/>前言<br/>作者简介<br/>第17章　图像表示与操作1<br/>　17.1　引言1<br/>　17.2　什么是图像1<br/>　　17.2.1　一幅图像存储的信息2<br/>　17.3　图像文件格式2<br/>　　17.3.1　选择图像格式3<br/>　17.4　图像合成4<br/>　　17.4.1　图像合成中像素的含义5<br/>　　17.4.2　计算U over V5<br/>　　17.4.3　简化合成6<br/>　　17.4.4　其他合成运算6<br/>　　17.4.5　物理单位和合成7<br/>　17.5　其他图像类型7<br/>　　17.5.1　术语8<br/>　17.6　MIP图8<br/>　17.7　讨论和延伸阅读9<br/>　17.8　练习10<br/>第18章　图像和信号处理11<br/>　18.1　引言11<br/>　　18.1.1　概述11<br/>　　18.1.2　重要的术语、假设和概念13<br/>　18.2　历史动因14<br/>　18.3　卷积17<br/>　18.4　卷积的性质19<br/>　18.5　卷积的计算20<br/>　18.6　重建21<br/>　18.7　函数类21<br/>　18.8　采样22<br/>　18.9　数学考虑23<br/>　　18.9.1　基于频率的合成与分析25<br/>　18.10　傅里叶变换的定义28<br/>　18.11　在一个区间上的函数的傅里叶变换28<br/>　　18.11.1　采样和区间上的带宽限制30<br/>　18.12　推广到更大的区间和整个R上31<br/>　18.13　傅里叶变换的例子32<br/>　　18.13.1　基本例子32<br/>　　18.13.2　盒函数的变换是sinc函数32<br/>　　18.13.3　区间上的例子34<br/>　18.14　采样的近似34<br/>　18.15　涉及极限的例子35<br/>　　18.15.1　窄盒函数和delta函数35<br/>　　18.15.2　梳子函数及其变换35<br/>　18.16　傅里叶逆变换36<br/>　18.17　傅里叶变换的性质36<br/>　18.18　应用37<br/>　　18.18.1　带宽限制37<br/>　　18.18.2　在频谱中解释复制39<br/>　18.19　重建和带宽限制40<br/>　18.20　再谈走样43<br/>　18.21　讨论和延伸阅读44<br/>　18.22　练习47第19章　图像缩放48<br/>　19.1　引言48<br/>　19.2　图像放大49<br/>　19.3　图像缩小51<br/>　19.4　算法实用化52<br/>　19.5　有限支撑近似54<br/>　　19.5.1　实用的带限函数56<br/>　19.6　其他图像操作和效率56<br/>　19.7　讨论和延伸阅读58<br/>　19.8　练习59<br/>第20章　纹理与纹理映射60<br/>　20.1　引言60<br/>　20.2　各种纹理映射61<br/>　　20.2.1　环境映射62<br/>　　20.2.2　凹凸映射62<br/>　　20.2.3　轮廓绘制63<br/>　20.3　根据参数化构建切向量64<br/>　20.4　纹理图的取值范围65<br/>　20.5　确定纹理坐标66<br/>　20.6　应用实例69<br/>　20.7　采样、走样、滤波以及重构69<br/>　20.8　纹理合成71<br/>　　20.8.1　基于傅里叶变换的纹理合成71<br/>　　20.8.2　Perlin噪声71<br/>　　20.8.3　反应扩散纹理73<br/>　20.9　数据驱动的纹理合成74<br/>　20.10　讨论和延伸阅读76<br/>　20.11　练习77第21章　交互技术79<br/>　21.1　引言79<br/>　21.2　用户界面与计算机图形学79<br/>　　21.2.1　一般规则82<br/>　　21.2.2　交互事件处理84<br/>　21.3　二维操作的多触点交互85<br/>　　21.3.1　问题定义86<br/>　　21.3.2　构建程序86<br/>　　21.3.3　交互器87<br/>　21.4　三维空间中基于鼠标的物体操作90<br/>　　21.4.1　跟踪球界面90<br/>　　21.4.2　弧球界面93<br/>　21.5　基于鼠标的相机操作：Unicam94<br/>　　21.5.1　平移94<br/>　　21.5.2　旋转95<br/>　　21.5.3　附加操作96<br/>　　21.5.4　评估96<br/>　21.6　选择最佳界面96<br/>　21.7　一些界面实例96<br/>　　21.7.1　第一人称射击游戏控制96<br/>　　21.7.2　3ds Max变换小工具97<br/>　　21.7.3　Photoshop的自由变换模式97<br/>　　21.7.4　Chateau98<br/>　　21.7.5　Teddy99<br/>　　21.7.6　Grabcut与通过笔画的选择99<br/>　21.8　讨论和延伸阅读100<br/>　21.9　练习102<br/>第22章　样条曲线和细分曲线104<br/>　22.1　引言104<br/>　22.2　基本多项式曲线104<br/>　22.3　两条曲线间的拟合曲线段：Hermite曲线104<br/>　　22.3.1　Bézier曲线106<br/>　22.4　曲线拼接与CatmullRom样条107<br/>　　22.4.1　CatmullRom样条的推广109<br/>　　22.4.2　CatmullRom样条的应用110<br/>　22.5　三次B样条110<br/>　　22.5.1　其他B样条111<br/>　22.6　细分曲线112<br/>　22.7　讨论和延伸阅读113<br/>　22.8　练习113<br/>第23章　样条曲面和细分曲面114<br/>　23.1　引言114<br/>　23.2　Bézier曲面片114<br/>　23.3　CatmullClark细分曲面116<br/>　23.4　细分曲面造型119<br/>　23.5　讨论和延伸阅读120<br/>第24章　形状的隐式表示121<br/>　24.1　引言121<br/>　24.2　隐式曲线121<br/>　24.3　隐式曲面124<br/>　24.4　表示隐函数125<br/>　　24.4.1　插值方法125<br/>　　24.4.2　样条曲线126<br/>　　24.4.3　数学模型及采样隐式表示127<br/>　24.5　隐式函数的其他表示127<br/>　24.6　转换成多面体网格128<br/>　　24.6.1　移动立方体131<br/>　24.7　多面体网格到隐式表示的转换132<br/>　24.8　纹理隐式模型132<br/>　　24.8.1　模型变换和纹理132<br/>　24.9　光线跟踪隐式曲面133<br/>　24.10　动画中的隐式形状133<br/>　24.11　讨论和延伸阅读134<br/>　24.12　练习135<br/>第25章　网格136<br/>　25.1　引言136<br/>　25.2　网格拓扑137<br/>　　25.2.1　表面三角化和有边界表面138<br/>　　25.2.2　计算和存储邻接关系139<br/>　　25.2.3　更多网格术语141<br/>　　25.2.4　网格嵌入和网格拓扑142<br/>　25.3　网格几何143<br/>　　25.3.1　网格含义144<br/>　25.4　细节层次145<br/>　　25.4.1　渐进式网格148<br/>　　25.4.2　其他网格简化途径151<br/>　25.5　网格应用1：移动立方体算法、网格修复、网格优化151<br/>　　25.5.1　移动立方体算法的变化形式151<br/>　　25.5.2　网格修复153<br/>　　25.5.3　差分或拉普拉斯坐标系154<br/>　　25.5.4　拉普拉斯坐标的应用156<br/>　25.6　网格应用2：变形传递和三角形排序优化158<br/>　　25.6.1　变形传递158<br/>　　25.6.2　有利于提高硬件效率的三角形重排序161<br/>　25.7　讨论和延伸阅读163<br/>　25.8　练习164<br/>第26章　光165<br/>　26.1　引言165<br/>　26.2　光的物理学原理165<br/>　26.3　微观角度166<br/>　26.4　光的波动性169<br/>　　26.4.1　衍射170<br/>　　26.4.2　偏振171<br/>　　26.4.3　光在界面的偏折172<br/>　26.5　菲涅耳定律和偏振174<br/>　　26.5.1　辐射度计算与非偏振形式的菲涅耳方程175<br/>　26.6　将光建模为连续流176<br/>　　26.6.1　概率密度的简单介绍177<br/>　　26.6.2　进一步对光进行建模178<br/>　　26.6.3　角度和立体角178<br/>　　26.6.4　计算立体角180<br/>　　26.6.5　一个重要的变量置换182<br/>　26.7　对光的度量184<br/>　　26.7.1　辐射术语185<br/>　　26.7.2　辐射度185<br/>　　26.7.3　两个辐射度计算的例子186<br/>　　26.7.4　辐射照度187<br/>　　26.7.5　辐射出射度189<br/>　　26.7.6　辐射功率或辐射通量189<br/>　26.8　其他度量190<br/>　26.9　导数的方法190<br/>　26.10　反射率191<br/>　　26.10.1　相关项193<br/>　　26.10.2　镜子、玻璃、互易性和BRDF194<br/>　　26.10.3　L的不同写法195<br/>　26.11　讨论和延伸阅读195<br/>　26.12　练习196<br/>第27章　材质和散射198<br/>　27.1　引言198<br/>　27.2　物体级散射198<br/>　27.3　表面散射199<br/>　　27.3.1　脉冲现象199<br/>　　27.3.2　散射模型的种类199<br/>　　27.3.3　散射的物理约束200<br/>　27.4　散射类型200<br/>　27.5　基于经验和现象的散射模型204<br/>　　27.5.1　镜面“散射”204<br/>　　27.5.2　朗伯反射204<br/>　　27.5.3　Phong和BlinnPhong模型206<br/>　　27.5.4　Lafortune模型208<br/>　　27.5.5　采样209<br/>　27.6　基于测量的模型209<br/>　27.7　镜面反射和漫反射的物理模型210<br/>　27.8　基于物理的散射模型210<br/>　　27.8.1　重谈菲涅耳方程组211<br/>　　27.8.2　TorranceSparrow模型212<br/>　　27.8.3　CookTorrance模型214<br/>　　27.8.4　OrenNayar模型215<br/>　　27.8.5　波动理论模型216<br/>　27.9　表达形式的选择216<br/>　27.10　评估标准217<br/>　27.11　沿表面的变化217<br/>　27.12　对用户的适用性218<br/>　27.13　更复杂的散射218<br/>　　27.13.1　参与介质218<br/>　　27.13.2　次表面散射220<br/>　27.14　材质模型的软件接口221<br/>　27.15　讨论和延伸阅读222<br/>　27.16　练习223<br/>第28章　颜色225<br/>　28.1　引言225<br/>　　28.1.1　颜色的含义225<br/>　28.2　光的光谱分布226<br/>　28.3　颜色感知现象和眼睛生理学227<br/>　28.4　颜色的感知229<br/>　　28.4.1　亮度感知229<br/>　28.5　颜色描述233<br/>　28.6　关于颜色的传统认识235<br/>　　28.6.1　原色235<br/>　　28.6.2　紫色并不是真正的颜色236<br/>　　28.6.3　物体具有颜色，在白光下即可看出236<br/>　　28.6.4　蓝色和绿色合成青色237<br/>　　28.6.5　颜色就是RGB237<br/>　28.7　颜色感知的长处和短处237<br/>　28.8　标准的颜色描述238<br/>　　28.8.1　CIE颜色描述238<br/>　　28.8.2　色度图的应用241<br/>　28.9　感知颜色空间242<br/>　　28.9.1　其他242<br/>　28.10　阶段小结243<br/>　28.11　白色244<br/>　28.12　亮度编码、幂指数以及γ矫正244<br/>　28.13　描述颜色245<br/>　　28.13.1　RGB颜色模型246<br/>　28.14　CMY和CMYK颜色模型248<br/>　28.15　YIQ颜色模型248<br/>　28.16　视频标准249<br/>　28.17　HSV和HLS250<br/>　　28.17.1　颜色选择250<br/>　　28.17.2　调色板250<br/>　28.18　颜色插值251<br/>　28.19　计算机图形学中对颜色的使用252<br/>　28.20　讨论和延伸阅读253<br/>　28.21　练习253<br/>第29章　光线传播255<br/>　29.1　引言255<br/>　29.2　光线传播概述255<br/>　　29.2.1　绘制方程（第一种类型）257<br/>　29.3　略做前瞻258<br/>　29.4　一般散射的绘制方程260<br/>　　29.4.1　度量方程261<br/>　29.5　再谈散射262<br/>　29.6　实例263<br/>　29.7　求解绘制方程265<br/>　29.8　光线传播路径分类265<br/>　　29.8.1　引人注目的视觉现象和光线传播266<br/>　29.9　讨论268<br/>　29.10　练习268<br/>第30章　概率和蒙特卡罗积分269<br/>　30.1　引言269<br/>　30.2　数值积分269<br/>　30.3　随机变量和随机算法270<br/>　　30.3.1　离散概率及其与计算机程序的联系270<br/>　　30.3.2　期望值272<br/>　　30.3.3　数学期望的性质和相关术语273<br/>　　30.3.4　连续型概率274<br/>　　30.3.5　概率密度函数276<br/>　　30.3.6　球面域上的应用278<br/>　　30.3.7　一个简单的例子279<br/>　　30.3.8　在光线散射中的应用279<br/>　30.4　再谈连续型概率280<br/>　30.5　重要性采样和积分283<br/>　30.6　混合概率284<br/>　30.7　讨论和延伸阅读285<br/>　30.8　练习285<br/>第31章　解绘制方程：理论方法288　31.1　引言288<br/>　31.2　方程的近似求解法288<br/>　31.3　方法1：构建近似方程288<br/>　31.4　方法2：限制定义域289<br/>　31.5　方法3：采用统计方法估计290<br/>　　31.5.1　通过采样和估计求级数的和290<br/>　31.6　方法4：二分法292<br/>　31.7　其他方法293<br/>　31.8　再谈绘制方程293<br/>　　31.8.1　关于符号295<br/>　31.9　我们需要计算什么296<br/>　31.10　离散化方法：辐射度算法298<br/>　31.11　对光线传播路径进行分离303<br/>　31.12　绘制方程的级数解304<br/>　31.13　光线传播的其他表述方式305<br/>　31.14　级数解的近似值306<br/>　31.15　对散射的近似：球面调和函数307<br/>　31.16　蒙特卡罗方法入门309<br/>　31.17　路径跟踪313<br/>　31.18　路径跟踪和马尔可夫链314<br/>　　31.18.1　马尔可夫链方法314<br/>　　31.18.2　递归法318<br/>　　31.18.3　建立一个路径跟踪器320<br/>　　31.18.4　多种重要性采样324<br/>　　31.18.5　双向路径跟踪325<br/>　　31.18.6　中心光线传播算法326<br/>　31.19　光子映射327<br/>　　31.19.1　图像空间的光子映射算法330<br/>　31.20　讨论和延伸阅读331<br/>　31.21　练习333<br/>第32章　绘制实践334<br/>　32.1　引言334<br/>　32.2　表示法334<br/>　32.3　曲面表示及BSDF的局部表示方法334<br/>　　32.3.1　镜面和点光源338<br/>　32.4　光的表示方法339<br/>　　32.4.1　光源的表示方法339<br/>　32.5　基本的路径跟踪器340<br/>　　32.5.1　预备知识341<br/>　　32.5.2　路径跟踪器的代码343<br/>　　32.5.3　结果与讨论351<br/>　32.6　光子映射353<br/>　　32.6.1　结果与讨论359<br/>　　36.6.2　对光子映射的进一步讨论361<br/>　32.7　泛化362<br/>　32.8　绘制与调试363<br/>　32.9　讨论和延伸阅读366<br/>　32.10　练习370<br/>第33章　着色器373<br/>　33.1　引言373<br/>　33.2　不同形式的图形管线373<br/>　33.3　发展历史374<br/>　33.4　一个包含着色器的简单图形程序377<br/>　33.5　Phong着色器381<br/>　33.6　环境映射382<br/>　33.7　两个版本的卡通着色器384<br/>　33.8　基本的XToon着色385<br/>　33.9　讨论和延伸阅读387<br/>　33.10　练习387<br/>第34章　表意式绘制388<br/>　34.1　引言388<br/>　　34.1.1　表意式绘制的例子390<br/>　　34.1.2　本章结构390<br/>　34.2　表意式绘制的挑战391<br/>　34.3　标记和笔画392<br/>　34.4　感知与显著特征393<br/>　34.5　几何曲线提取394<br/>　　34.5.1　脊点与谷点398<br/>　　34.5.2　示意轮廓399<br/>　　34.5.3　明显脊线400<br/>　　34.5.4　非几何特征401<br/>　34.6　抽象401<br/>　34.7　讨论和延伸阅读402<br/>第35章　运动405<br/>　35.1　引言405<br/>　35.2　导引例子407<br/>　　35.2.1　行人（关键姿势）407<br/>　　35.2.2　开炮（仿真）410<br/>　　35.2.3　走廊导航（运动规划）412<br/>　　35.2.4　符号413<br/>　35.3　绘制的考虑415<br/>　　35.3.1　双缓存技术415<br/>　　35.3.2　运动感知415<br/>　　35.3.3　隔行扫描417<br/>　　35.3.4　时序走样和运动模糊418<br/>　　35.3.5　利用时间连贯性421<br/>　　35.3.6　第一帧问题422<br/>　　35.3.7　时间连贯性带来的负担422<br/>　35.4　运动表示424<br/>　　35.4.1　物体425<br/>　　35.4.2　限制自由度426<br/>　　35.4.3　关键姿势426<br/>　　35.4.4　动力学426<br/>　　35.4.5　过程动画427<br/>　　35.4.6　混合控制模式427<br/>　35.5　姿势插值430<br/>　　35.5.1　顶点动画430<br/>　　35.5.2　根坐标系运动430<br/>　　35.5.3　关节物体431<br/>　　35.5.4　骨架动画432<br/>　35.6　动力学433<br/>　　35.6.1　粒子433<br/>　　35.6.2　微分方程公式434<br/>　　35.6.3　分段常量近似435<br/>　　35.6.4　常见的力的模型436<br/>　　35.6.5　粒子碰撞443<br/>　　35.6.6　动力学微分方程446<br/>　　35.6.7　求解常微分方程的数值方法450<br/>　35.7　动力学求解的稳定性453<br/>　35.8　讨论454<br/>第36章　可见性判定455<br/>　36.1　引言455<br/>　　36.1.1　可见性函数456<br/>　　36.1.2　基本可见性459<br/>　　36.1.3　（二值）覆盖459<br/>　　36.1.4　目前的实践和动机460<br/>　36.2　光线投射460<br/>　　36.2.1　BSP光线多边形求交461<br/>　　36.2.2　光线测试的并行度评估463<br/>　36.3　深度缓存464<br/>　　36.3.1　通用深度缓存编码467<br/>　36.4　列表优先级算法469<br/>　　36.4.1　画家算法470<br/>　　36.4.2　深度排序算法471<br/>　　36.4.3　聚类和BSP排序471<br/>　36.5　视域剔除和裁剪472<br/>　　36.5.1　视域剔除472<br/>　　36.5.2　裁剪473<br/>　　36.5.3　全视域体裁剪474<br/>　36.6　背面剔除475<br/>　36.7　层次遮挡剔除476<br/>　36.8　基于分区的保守可见性477<br/>　　36.8.1　穿刺树478<br/>　　36.8.2　入口和镜子479<br/>　36.9　部分覆盖480<br/>　　36.9.1　空间反走样（xy）481<br/>　　36.9.2　散焦（uv）485<br/>　　36.9.3　运动模糊（t）486<br/>　　36.9.4　覆盖作为材质属性（α）487<br/>　36.10　讨论和延伸阅读487<br/>　36.11　练习488<br/>第37章　空间数据结构489<br/>　37.1　引言489<br/>　　37.1.1　动因举例490<br/>　37.2　程序界面491<br/>　　37.2.1　求交方法492<br/>　　37.2.2　提取关键字和包围体495<br/>　37.3　数据结构的特征分析499<br/>　　37.3.1　一维链表举例499<br/>　　37.3.2　一维树举例500<br/>　37.4　多维数据结构概述501<br/>　37.5　列表502<br/>　37.6　树504<br/>　　37.6.1　二叉空间剖分树505<br/>　　37.6.2　构建BSP树：八叉树、四叉树、BSP树、kd树509<br/>　　37.6.3　包围体层次结构512<br/>　37.7　网格513<br/>　　37.7.1　构造513<br/>　　37.7.2　光线求交515<br/>　　37.7.3　选择网格分辨率518<br/>　37.8　讨论和延伸阅读520<br/>第38章　现代图形硬件522<br/>　38.1　引言522<br/>　38.2　NVIDIA GeForce 9800 GTX 523<br/>　38.3　体系结构与实现525<br/>　　38.3.1　GPU体系结构526<br/>　　38.3.2　GPU实现528<br/>　38.4　并行化528<br/>　38.5　可编程性531<br/>　38.6　纹理、内存和时延533<br/>　　38.6.1　纹理映射534<br/>　　38.6.2　内存基础537<br/>　　38.6.3　应对时延539<br/>　38.7　局部性541<br/>　　38.7.1　访问的局部性541<br/>　　38.7.2　高速缓存543<br/>　　38.7.3　分歧545<br/>　38.8　其他组织方案548<br/>　　38.8.1　延迟着色548<br/>　　38.8.2　分片绘制549<br/>　　38.8.3　Larrabee：GPU和CPU的混合体551<br/>　38.9　GPU作为计算引擎553<br/>　38.10　讨论和延伸阅读554<br/>　38.11　练习554<br/>参考文献<br/>　参考文献为网络资源，请访问华章网站www.hzbook.com下载。——编辑注