前言

图形与图像不仅是人与人,而且是人与计算机进行信息交流的一种有效手段。一个设计得当的图形化用户界面可以在很大程度上简化计算机的使用。一幅在计算机模拟的灯光环境下产生的曲线或曲面的图像比一组代表曲线或曲面的抽象的代数方程更能激发观察者的形象思维。

计算机图形学探讨用计算方法产生图形与图像信息的理论和实现方式,包括建立几何结构模型、控制物体形状与位置、模拟光学现象以及人机交互技术和应用程序设计。

本教材对计算机图形学的基本概念、数学工具、算法及技术作系统讲述,并对可用于多种平台的图形学应用程序设计界面 OpenGL 作了详细介绍。书中材料足以为选修计算机图形学的计算机科学、计算机工程、计算机应用专业大学生或研究生一学期学习所用。也可帮助实际工作中的应用程序设计员详细了解 OpenGL。

为降低印刷成本,文中彩色插图均以黑白方式复制。其中十几幅有必要用颜色表现的原图则集中于附录后的彩色插页内。

能为清华大学出版社写作此书是件非常荣幸的事。在此特别向对鼓励我担此重任的苏伯珙教授,热心审阅原始方案及最终书稿的金兰教授以及责任编辑谢琛女士致谢。并衷心希望本书能为对计算机图形与图像生成有浓厚兴趣的读者提供有用的资料。

作者

2005年10月于美国纽约

Graphs and pictures are not only valuable ways of human communication,but also effective means of information exchange between man and machine.A properly designed graphical user interface can greatly simplify the use of a computer system.A computersynthesized image showing a curve or surface that is shaded under simulated illumination conveys to the viewer a sense of shape and depth in a way that is a lot more direct and intuitive than the abstract algebraic equations representing the curve or surface.

The study of the theory and practice of creating graphical information by computational means is at the heart of computer graphics,which encompasses the representation of geometric structures,the spatial manipulation of objects,the simulation of optical phenomena,as well as elements of computerhuman interaction and application programming.

This textbook provides a comprehensive coverage of the fundamental concepts,mathematical tools,algorithms,and techniques of computer graphics,along with a detailed presentation of the widelyused multiplatform application programming interface—OpenGL.It has more than enough materials for a semester of intensive learning by undergraduate as well as graduate students majoring in computer science,computer engineering,and computer application.It also serves application programmers who want to gain a good understanding of OpenGL.

All color illustrations in the text have been converted to gray scalegray scale in orderorder to lower production cost.However,over a dozen originals where color information is deemed to be critical are included in the five color plates following the appendices.

It is a great honor to have the opportunity to write this book for Tsinghua University Press.I would like to thank Prof.Bogong Su for encouraging me to undertake this project;Prof.Lan Jin for his kind review of the original proposal and the final manuscript;and Ms.Chen Xie for her help with all editorial matters.I sincerely hope that those who read the book find it a useful source of information and enjoy their exploration of this captivating field of computerized image synthesisimage synthesis.