前言

计算机图形学（Computer Graphics）是利用计算机研究图形的表示、生成、处理、显示的学科，主要研究如何在计算机中表示图形，以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。随着计算机软硬件的不断发展，计算机图形学也快速发展，已成为计算机科学中极为活跃、得到广泛应用的分支之一。计算机图形学使得计算机能够表达的图形越来越丰富，从二维图形到三维实体，从静态图片到实时动画，从线框图形到真实感显示，让人们能够以崭新的方式来显示信息、观察虚拟世界以及进行人与人、人与机器之间的通信。计算机图形学被应用到从产品设计、工程分析到动画、广告、影视艺术等众多领域。在应用过程中，计算机图形学与其他学科相结合，产生了很多新兴学科，如CAD/CAM/CAE、可视化、动画、仿真和虚拟现实等。计算机图形学在现代社会生活中发挥着越来越重要的作用。

任何一个图形系统都必须执行4个前后相连的主要任务： 建模、几何处理、光栅化和片元处理。图形绘制过程也遵从了这样的图形绘制流水线框架，因此按照图形绘制流水线的4个概念阶段组织本书内容，更能将经典理论和图形最新发展有机地融合在符合现代图形编程的框架之中。基于此，本书从计算机图形绘制基本流程出发，分9章进行编写，主要内容包括计算机图形学的基本概念、几何建模、几何变换、观察、光照和着色、贴图、光栅图形生成、曲线与曲面、高级建模与高级绘制，涵盖了计算机图形学的主要内容。本书将理论介绍与工程实践进行有机结合，各章的理论介绍深入浅出；结合工业界实际，面向实际应用，按照图形绘制流水线；每章后均安排了WebGL的项目实战。

本书第1章、第2章、第8章及第9章由简季编写，第3章和第5章由罗智勇编写，第4章由曾涛编写，第6章由杨鑫编写，第7章由向建明编写。全书由简季担任主编，完成全书的修改及统稿。在编写本书过程中，作者得到了成都理工大学地理与规划学院、地球与行星科学学院的大力支持，在此表示衷心的感谢。

在编写本书过程中，作者主要参考了由Edward Angel、Dave Shreiner 著，张荣华等译的《交互式计算机图形学： 基于 WebGL 的自顶向下的方法（第七版）》、Edward Angel, Dave Shreiner著的Interactive Computer Graphics Eighth Edition以及Kouichii Matsuda, Rodger Lea 著，谢光磊译的《WebGL 编程指南》，在此表示深深的感谢。

由于作者水平有限，书中难免有不妥及疏漏之处，恳请读者批评指正。

编者2025年7月