计算机图形学——OpenGL三维渲染（C#版）

赵辉，计算机图形学专家，哈佛大学访问学者。主要研究方向涉及：计算微分几何；拓扑；三维模型处理算法（三维模型简化、细分、分割、变形、光滑、参数化、向量场、四边形化等）；三维动画算法（骨骼动画、蒙皮算法）；渲染算法（非真实感渲染、实时渲染、基于物理渲染）；三维技术在3D打印、虚拟现实、增强现实、三维游戏。

王晓玲，计算仿真专家。主要研究方向涉及：基于物理的三维变形、有限元技术、机械仿真、力学分析、物体相变、生物模拟及3D打印材料等技术。

1 OpenGL介绍

1．1 OpenGL特点

1．2 渲染流程

1．3 函数分类

2 点线面基本绘制

2．1 OpenGL点线面概念

2．2 图形元素输入显示

2．2．1 元素输入

2．2．2 输入构成解析

2．3 基本显示模式

2．3．1 顶点绘制

2．3．2 三角形绘制

2．3．3 三角形面填充模式

2．3．4 面颜色设置

2．3．5 颜色过渡

2．4 组合显示模式

2．4．1 组合模式基础

2．4．2 光滑面线条显示

2．4．3 法向方向显示

2．4．4 主曲率方向显示

2．5 选择的点线面显示

3 光照模型

3．1 三维渲染

3．2 光源参数

3．2．1 光源类型

3．2．2 光组成成分

3．3 光照公式

3．3．1 漫反射光

3．3．2 镜面反射光

3．3．3 环境光

3．3．4 光源类型

3．4 OpenGL光照函数

3．5 光源类型设置

3．5．1 光源初始化

3．5．2 方向光源

3．5．3 点光源

3．5．4 聚光灯

3．6 光照成分设置

3．7 双面光照

4 三维模型材质

4．1 材质概念

4．2 材质参数

5 OpenGL状态和信息

5．1 状态介绍

5．2 信息查询

5．3 内置变量

5．4 平面裁剪

5．5 屏幕裁剪

5．6 反走样

5．7 雾气效果

6 缓冲区

6．1 颜色缓冲区

6．2 Alpha测试

6．3 深度缓冲

6．4 模板缓冲

6．5 累积缓冲区

7 透明效果

7．1 颜色混合

7．1．1 混合因子

7．1．2 混合效果

7．2 透明实验

7．3 镜面反射

7．4 阴影

8 纹理贴图

8．1 纹理概念

8．2 纹理函数

8．3 自动生成纹理坐标

8．4 多重纹理

8．5 纹理动画

9 二维变换

9．1 齐次坐标

9．2 二维图形变换

10 三维变换

10．1 平移变换

10．2 缩放变换

10．3 对称变换

10．4 错切变换

10．5 旋转变换

10．6 逆变换和复合变换

10．7 变换顺序

10．8 模型变换

11 投影和视角变换

11．1 投影分类

11．2 正交投影

11．3 透视投影

11．4 视角变换

11．5 窗口变换

11．6 三维模型变换过程

12 四元数

12．1 复数

12．2 四元数运算

12．3 四元数旋转

12．4 四元数转换

12．5 旋转实例

12．6 四元数代码

13 ArcBaIl变换和选择

13．1 ArcBall介绍

13．2 轨迹球

13．3 轨迹球核心代码

13．4 点边面选择

13．5 点边面选择核心代码 2100433B

《OpenGL三维渲染（C#版）》介绍了OpenGL进行三维渲染的方法，以及用大量的实例来展示如何进行OpenGL编程。本书一共分为13章，详细讲述了OpenGL点，线，面的绘制；光照模型；渲染材质；OpenGL状态和信息；OpenGL缓冲区；透明渲染；坐标变换；投影变换；四元数；鼠标界面等算法实现。本书的特点是以各种渲染实例为核心，而不是仅仅讲述OpenGL的函数。通过本书可以快速掌握OpenGL的编程。

在对计算机图形系统作简要介绍的基础上，对计算机图形学系统的原理、基本图元的生成技术、图形的各种变换及交互技术，三维图形的表示及真实感图形的绘制等内容进行了阐述。

本书既重视基本理论及其算法的描述，又力图缩小理论与实际应用之间的差距。把图形学基本理论与目前广泛应用的三维图形设计标准OpenGL结合起来。主要章节在论述了基本原理和算法之后均给出了用C语言结合OpenGL表示的实例。全书条理清晰，内容实用，各章均配有思考题、习题，便于自学。

本书既可作为高等院校相关专业的本科生、研究生学习计算机图形学的教材，也可作为相关工程技术人员的参考书。

计算机图形学和数字化快速成型技术相结合,实现了计算机建模、CAD数据直接制造模型或零件,更加快速而精密地制造出任意复杂的模型和零件。本书讲解了计算机图形学和数字化快速成型技术的基本原理和方法,着重介绍了OpenGL编程、算法、曲线曲面、仿射变换,衔接计算机图形学和数字化快速成型的关键技术——数字化快速成型的前处理,以及三维数字化快速成型技术和实践案例。

本书可供高等学校机械制造、计算机图形学、数字化制造、材料成型、汽车等相关专业的师生和企事业单位从事相关技术的专业人员使用。