СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие...........................................................................................................................7
Введение.................................................................................................................................9
ЧАСТЬ I. ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ............................................................15
Глава 1. Основные понятия...................................................................................................17
1.1. Визуализация изображений.............................................................................................17
1.2. Растровые изображения и их основные характеристики.................................................18
Геометрические характеристики растра.................................................................................18
Количество цветов................................................................................................................19
Оценка разрешающей способности растра............................................................................21
Примеры изображений для некоторых растровых устройств.................................................22
1.3. Цвет...............................................................................................................................28
Аддитивная цветовая модель RGB........................................................................................32
Цветовая модель CMY..........................................................................................................37
Другие цветовые модели.......................................................................................................39
Кодирование цвета. Палитра.................................................................................................41
Формат файлов для хранения растровых изображений..........................................................43
1.4. Методы улучшения растровых изображений..................................................................45
Устранение ступенчатого эффекта........................................................................................45
Дизеринг................................................................................................................................48
1.5. Эволюция компьютерных видеосистем...........................................................................55
Глава 2. Координатный метод...............................................................................................63
2.1. Преобразование координат.............................................................................................63
Аффинные преобразования на плоскости.............................................................................66
Трехмерное аффинное преобразование.................................................................................69
2.2. Преобразование объектов...............................................................................................71
Аффинные преобразования объектов на плоскости..............................................................72
Трехмерное аффинное преобразование объектов..................................................................74
2.3. Связь преобразований объектов с преобразованиями координат....................................75
2.4. Проекции.......................................................................................................................79
Мировые и экранные координаты........................................................................................79
Основные типы проекций.....................................................................................................80
Аксонометрическая проекция...............................................................................................80
Перспективная проекция......................................................................................................83
Отображение в окне.............................................................................................................90
2.5. Выводы..........................................................................................................................93
Глава 3. Базовые растровые алгоритмы.................................................................................95
3.1. Алгоритмы вывода прямой линии..................................................................................95
Прямое вычисление координат.............................................................................................97
Инкрементные алгоритмы...................................................................................................100
3.2. Алгоритм вывода окружности.......................................................................................102
3.3. Алгоритм вывода эллипса.............................................................................................103
3.4. Кривая Безье.................................................................................................................105
Геометрический алгоритм для кривой Безье........................................................................107
3.5. Алгоритмы вывода фигур.............................................................................................107
Алгоритмы закрашивания....................................................................................................108
Алгоритмы заполнения, которые используют математическое описание контура ...............114
3.6. Стиль линии. Перо........................................................................................................118
Алгоритмы вывода толстой линии.......................................................................................119
Алгоритмы вывода пунктирной линии................................................................................121
Алгоритм вывода толстой пунктирной линии.....................................................................122
3.7. Стиль заполнения. Кисть. Текстура..............................................................................122
3.8. Фракталы......................................................................................................................131
Глава 4. Методы и алгоритмы трехмерной графики............................................................137
4.1. Модели описания поверхностей....................................................................................137
Аналитическая модель.........................................................................................................137
Векторная полигональная модель........................................................................................140
Воксельная модель...............................................................................................................145
Равномерная сетка...............................................................................................................147
Неравномерная сетка. Изолинии..........................................................................................149
Преобразование моделей описания поверхности.................................................................152
4.2. Визуализация объемных изображений..........................................................................159
Каркасная визуализация......................................................................................................161
Показ с удалением невидимых точек...................................................................................161
4.3. Закрашивание поверхностей.........................................................................................163
Модели отражения света......................................................................................................163
Алгебра векторов.................................................................................................................166
Вычисление нормалей и углов отражения...........................................................................168
Метод Гуро..........................................................................................................................173
Метод Фонга........................................................................................................................174
Преломление света..............................................................................................................177
Вычисление вектора преломленного луча...........................................................................179
Трассировка лучей..............................................................................................................180
Глава 5. Примеры изображения трехмерных объектов.........................................................199
5.1. Шар...............................................................................................................................199
Каркасное изображение.......................................................................................................199
Удаление невидимых точек.................................................................................................201
Многогранник с закрашиванием граней..............................................................................201
Закрашивание граней методом Гуро....................................................................................205
Учет расположения источника света...................................................................................206
Градиентное закрашивание круга........................................................................................207
Наложение текстуры на шар................................................................................................210
Наложение текстуры на многогранник................................................................................214
Вариации формы шара........................................................................................................219
5.2. Цилиндр........................................................................................................................222
Каркасное изображение.......................................................................................................223
Удаление невидимых точек.................................................................................................223
Освещенный многогранник.................................................................................................224
Гладкая боковая поверхность...............................................................................................226
Наложение текстуры............................................................................................................229
Вариации формы цилиндра.................................................................................................232
5.3. Тор................................................................................................................................234
Вариации формы тора..........................................................................................................236
5.4. Общие замечания..........................................................................................................237
Модель описания и способ отображения.............................................................................237
"Квадратирование" и триангуляция.....................................................................................240

ЧАСТЬ II. ПРОГРАММИРОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ ................................243
Глава 6. Разработка графических программ для Windows....................................................245
6.1. Первый пример программы для Windows......................................................................246
6.2. Модульность программ.................................................................................................250
6.3. Использование графических функций API Windows.....................................................252
6.4. Контекст графического устройства...............................................................................253
Контекст окна на экране дисплея........................................................................................254
Контекст принтера...............................................................................................................256
Контекст метафайла............................................................................................................258
Контекст памяти..................................................................................................................262
Параметры контекста графического устройства...................................................................264
Глава 7. Графические примитивы API Windows..................................................................267
7.1. Отдельные пикселы.......................................................................................................267
Подвижные шары................................................................................................................272
Фрактал Мандельброта........................................................................................................281
Трассировка лучей..............................................................................................................284
7.2. Линии...........................................................................................................................295
Стиль линии. Перо..............................................................................................................296
Меридианы и параллели......................................................................................................297
Фрактал из линий................................................................................................................301
7.3. Фигуры..........................................................................................................................303
Стиль заполнения. Кисть.....................................................................................................305
Рисование поверхности.......................................................................................................306
7.4. Шрифт TrueType...........................................................................................................309
Глава 8. Примеры использования классов языка C++..........................................................311
8.1. Анализ и оптимизация программы................................................................................323
8.2. И снова анализ и оптимизация программы....................................................................335
Глава 9. Пример анимации..................................................................................................341
9.1. Поверхность Безье.........................................................................................................341
9.2. Градиентное закрашивание...........................................................................................354
Глава 10. Графическая библиотека OpenGL.........................................................................359
10.1. Пример программы OpenGL........................................................................................361
10.2. Координаты и матрицы...............................................................................................369
10.3. Пример трехмерной графики.......................................................................................370
10.4. Моделирование освещения.........................................................................................373
10.5. Стандартные объемные формы....................................................................................377
10.6. Текстура......................................................................................................................381
Приложение.........................................................................................................................389
Глоссарий............................................................................................................................419
Список литературы..............................................................................................................425