第1章 圖形系統(tǒng)和模型
1.1 計算機圖形學的應用
- 工業(yè)電子設(shè)備的信息顯示（地質(zhì)學、醫(yī)學）
- 計算機輔助設(shè)計軟件（建筑、機械、電路等設(shè)計）
- 仿真技術(shù)（飛行學習度宦、電影特效）
- 普通計算機的用戶界面（操作系統(tǒng)、軟件）
1.2 圖形系統(tǒng)
通用模型的組成結(jié)構(gòu)：輸入設(shè)備告匠、輸出設(shè)備戈抄、CPU、GPU凫海、存儲器呛凶、幀緩存男娄。
1.3 物理圖像與合成圖像
一個最基本的場景行贪，包含觀察者、被觀察的實體模闲、光源建瘫。對于計算機而言，它們存在的意義尸折，就是將內(nèi)容顯示到輸出設(shè)備（成像）啰脚，而成像的本質(zhì)，即是光線經(jīng)過一系列運動实夹，到達觀察者的過程橄浓。
1.4 成像系統(tǒng)
- 光學照相機（簡單）
- 人類視覺系統(tǒng)（復雜）
1.5 虛擬照相機模型
1.6 應用程序編程接口
早期圖形系統(tǒng)是二維系統(tǒng)，建模到繪制這一過程亮航，是通過筆試繪圖儀計算投影荸实，模擬三維圖像。如今缴淋，使用三維 API准给，我們只需關(guān)注三維場景泄朴，隱藏了實際的繪圖實現(xiàn)過程，讓開發(fā)更加直觀露氮、便捷祖灰。
1.7 圖形繪制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
流水線
- 準備頂點
- 去除可視區(qū)域之外的頂點
- 關(guān)聯(lián)頂點，形成圖元（確定線畔规、面等信息）
- 光柵化局扶，圖元轉(zhuǎn)換為片元（確定像素映射信息）
- 根據(jù)片元，更新幀緩存
素材轉(zhuǎn)換流程
頂點 => 圖元 => 片元 => 像素幀
1.8 可編程流水線
現(xiàn)代 GPU 的繪制流水線是可編程的油讯，也就是圖形計算可以在 GPU 處完成详民，不僅可以釋放 CPU 的計算壓力，還能減少 CPU陌兑、GPU 數(shù)據(jù)傳輸消耗沈跨。
1.9 性能特征
現(xiàn)代圖形卡摒棄多部件、多電路的設(shè)計方案兔综，將所有功能集成到一個芯片饿凛，該芯片（GPU）具備整條渲染流水線，形成流水線架構(gòu)软驰。
1.10 OpenGL 版本和 WebGL
WebGL 是運行在現(xiàn)代瀏覽器的 Javascript 接口（基于 OpenGL ES 2.0）涧窒，而 OpenGL ES 是服務(wù)于嵌入式系統(tǒng)的 OpenGL 簡化版。
第2章 圖形學編程
2.1 Sierpinski 鏤墊
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2.2 編寫二維圖形應用程序
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2.3 WebGL 應用程序編程接口
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2.4 圖元和屬性
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2.5 顏色
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2.6 觀察
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2.7 控制函數(shù)
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2.8 Sierpinski 鏤墊繪制程序
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2.9 多邊形和遞歸
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2.10 三維 Sierpinski 鏤墊
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第3章 交互和動畫
3.1 動畫
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3.2 交互
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3.3 輸入設(shè)備
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3.4 物理輸入設(shè)備
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3.5 客戶和服務(wù)器
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3.6 事件驅(qū)動輸入編程
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3.7 位置輸入
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3.8 窗口事件
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3.9 拾取
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3.10 建立交互式模型
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3.11 交互式程序的設(shè)計
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第4章 幾何對象和變換
4.1 標量锭亏、點和向量
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4.2 三維圖元
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4.3 坐標系和標架
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4.4 WebGL 中的標架
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4.5 矩陣和向量類型
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4.6 建模一個彩色立方體
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4.7 仿射變換
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4.8 平移纠吴、旋轉(zhuǎn)和縮放
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4.9 變換的齊次坐標表示
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4.10 變換的級聯(lián)
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4.11 WebGL 中的變換矩陣
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4.12 使立方體旋轉(zhuǎn)起來
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4.13 三維應用程序的接口
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4.14 四元數(shù)
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第5章 觀察
5.1 經(jīng)典觀察和計算機觀察
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5.2 計算機觀察
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5.3 定位照相機
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5.4 平行投影
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5.5 透視投影
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5.6 WebGL 中的透視投影
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5.7 透視投影變換矩陣
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5.8 隱藏面消除
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5.9 顯示網(wǎng)格
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5.10 投影和陰影
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5.11 陰影映射
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第6章 光照和著色
6.1 光線和材質(zhì)
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6.2 光源
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6.3 Phong 反射模型
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6.4 計算向量
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6.5 多邊形的著色
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6.6 通過遞歸細分逼近球面
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6.7 指定光照參數(shù)
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6.8 實現(xiàn)光照模型
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6.9 球面模型的著色
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6.10 基于每個片元的光照計算
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6.11 非真實感著色
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6.12 全局光照
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第7章 離散技術(shù)
7.1 緩存
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7.2 數(shù)字圖像
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7.3 映射方法
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7.4 二維紋理映射
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7.5 WebGL 的紋理映射
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7.6 紋理生成
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7.7 環(huán)境貼圖
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7.8 反射貼圖示例程序
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7.9 凹凸映射
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7.10 融合技術(shù)
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7.11 GPGPU
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7.12 幀緩存對象
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7.13 緩存交換
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7.14 拾取
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第8章 從幾何到像素
8.1 圖形繪制流水線的基本實現(xiàn)策略
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8.2 圖形繪制系統(tǒng)的四個主要任務(wù)
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8.3 裁剪
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8.4 線段的裁剪
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8.5 多邊形的裁剪
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8.6 其他圖元的裁剪
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8.7 三維裁剪
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8.8 光柵化
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8.9 Bresenham 算法
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8.10 多邊形光柵化算法
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8.11 隱藏面消除
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8.12 反走樣
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8.13 顯示方面的問題
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第9章 層級建模方法
9.1 圖符和實例
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9.2 層級模型
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9.3 機器人手臂
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9.4 樹與遍歷
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9.5 使用樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
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9.6 動畫
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9.7 圖形對象
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9.8 場景圖
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9.9 實現(xiàn)場景圖
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9.10 其他樹結(jié)構(gòu)
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第10章 過程建模方法
10.1 基于算法的建模
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10.2 基于物理的建模和粒子系統(tǒng)
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10.3 牛頓粒子
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10.4 求解粒子系統(tǒng)方程
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10.5 約束條件
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10.6 一個簡單的粒子系統(tǒng)
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10.7 基于 agent 的建模
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10.8 基于語言的建模
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10.9 遞歸方法和分形
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10.10 過程噪聲
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第11章 曲線和曲面
11.1 曲線和曲面的表示形式
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11.2 設(shè)計準則
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11.3 三次參數(shù)多項式曲線
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11.4 插值
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11.5 Hermite 曲線和曲面
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11.6 貝塞爾曲線
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11.7 三次 B 樣條
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11.8 普通 B 樣條
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11.9 曲線和曲面的繪制
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11.10 Utah 茶壺模型
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11.11 代數(shù)曲面
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11.12 曲線和曲面的細分
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11.13 從數(shù)據(jù)生成網(wǎng)格
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11.14 支持曲線和曲面的圖形 API
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第12章 高級繪制
12.1 超越流水線繪制結(jié)構(gòu)
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12.2 光線跟蹤
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12.3 構(gòu)建一個簡單的光線跟蹤器
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12.4 繪制方程
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12.5 輻射度方法
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12.6 全局光照和路徑跟蹤
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12.7 RenderMan
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12.8 并行繪制
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12.9 GPU 硬件實現(xiàn)
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12.10 隱函數(shù)和等高線圖
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12.11 體繪制
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12.12 等值面與步進立方體
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12.13 步進四面體
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12.14 網(wǎng)格簡化
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12.15 直接體繪制
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12.16 基于圖像的繪制
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附錄
A 初始化著色器
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B 空間
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C 矩陣
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D 采樣和走樣
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