计算机图形学(Computer Graphics, CG)是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式显示的科学。作为计算机学科的一个重要分支，计算机图形学的主要研究内容就是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。目前，计算机图形学已成功地应用于计算机辅助设计与加工、影视动漫、军事仿真、医学图像处理、气象、地质、财经等领域，随着网络和通信技术的高速发展，图形学技术在人们的日常生活和工作中也扮演着重要角色。尽管图形学历经了50年的发展，有许多热点问题和新技术仍然值得人们不断探索，其应用与研究方兴未艾，前景诱人。

计算机图形学的广泛应用使得该课程教学在计算机及其相关专业中的地位越来越受到重视，其教学内容从传统的理论原理、算法分析为主过渡到理论与实验并重，在培养应用型人才为主的普通高校中，更加强调学生的动手实践能力。但是，由于计算机图形学涉及图学理论、数学、光学、计算几何、机械设计、工程制图、工业造型等，理论原理较为复杂，算法实现比较困难，因此要尽快掌握其使用方法并非易事。目前能较好地实现图形技术的常用软件环境有VC和OpenGL，前者比较方便地应用在二维图形绘制上，后者主要是用来实现三维真实感图形的绘制，如果您想了解并掌握这些技术，那么本书正好适合。

本书总计分为8章，主要内容如下所示。

第1章：主要概述计算机图形学的发展背景、应用领域、系统构成、颜色空间与色度图、常用的颜色模型等。

第2章：以工程项目为案例，介绍了本教材案例环境的VC及OpenGL基本知识、绘图方法，以及基于VC的集成系统和OpenGL的编程框架。

第3章：介绍基本图形（直线、圆与椭圆）的各种生成算法，重点是中点算法和Bresenham算法，介绍平面图形的各种填充算法，重点是有效边表法和区域填充法；常用图形生成与填充算法的集成实现。

第4章：介绍二维图形的变换与裁剪，包括图形变换的基本知识、基本几何变换和复合变换矩阵表示、线段和多边形裁剪算法等主要内容；常用二维图形变换与裁剪算法的集成实现。

第5章：介绍三维图形变换，包括三维基本几何变换与复合变换矩阵表示、平行投影和透视投影的变换矩阵推导等内容；常用三维图形变换算法的集成实现。

第6章：介绍曲线与曲面，包括曲线曲面概述、三次Hermite曲线、Bézier曲线曲面和B样条曲线曲面的性质、计算与表示；Bézier曲线和B样条曲线算法的集成实现。

第7章：介绍图形消隐，包括消隐概念、线消隐以及面消隐的各种算法。

第8章：介绍真实感图形，包括三维形体的表示方法、光照模型、纹理显示；给出了基于OpenGL的真实感图形绘制实例。  本书的结构及特色：

1. 融入先进的工程教育理念

课程组自2004年以来，持续进行着课程内容及教学方法的研究与改革， 2008年开始学习国际流行的CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育理念，并提出IPR-CDIO教学模式，将学生的学习兴趣(Interest)、毅力(Perseverance)和责任(Responsibility)的培养融入CDIO项目训练中。本课程最早结合CDIO理念开展教学尝试，通过将学生分成4～6人学习小组，以软件工程的思想，借助案例模拟、项目化训练、作品竞赛等激励式教学方式，收效显著。学生们在工程意识、图形软件设计、编程水平、软件测试，以及团队合作、交流沟通等方面普遍有较大提高。

本书第2章就是介绍基于这种理念的工程项目设计思路和集成系统结果。目的是使学习者能所见即所得，对后续的学习充满激情和期待。本书\中专门介绍了“基于IPR-CDIO理念的教学设计与实施”，结合本课程的教学实际，对教学内容与案例专题如何配合，学习小组的引导、组织与激励，课程评价及教学结果推广应用等给出了完整的建议，以方便教师理解新理念，并成功应用于教学实际。

2. 一体化案例贯穿

有许多教材自称为“案例式”，仔细阅读后发现只不过是引用了一些零散的例子而已，例子与案例是不同的，案例更强调其系统性、引导性和示范性。本教材的案例是一个完整的体系，第6章以前是基于VC环境下的集成系统，一般学习至此就基本完成了课程学习。第7、8两章涉及真实感图形绘制，属于高级图形学部分，为了使读者了解目前流行的OpenGL软件使用方法，也为了与后续高级图形学课程对接，设计了基于OpenGL的基本框架系统。两类系统的介绍均非大而全，有些模块是为了留给有兴趣和有能力的同学深入研究、创新实践进行补充的。

3. 知识学习、技能训练与研究探索同步

我们曾经选用过多本教材，有些教材光有理论知识讲解，无实验要求，用作教材时还要编写实验指导书；还有的是理论知识一本，实验一本，既浪费又麻烦。本教材将理论知识内容、实验训练内容及研讨探究的要求融入一体，不仅使用很方便，而且内容与要求同步，具有内容理解容易、实验操作可见、探究思路明确的优点。

4. 风格独特、文字简练

本教材每章有导引图示，包括本章内容结构、学习重点及目标要求，使学习者在学习之前就对该章内容了如指掌，对要重点掌握的内容清清楚楚。教材中图示、公式清晰明了，程序代码层次分明，方便阅读与实践参考。

总之，本教材凝聚了编写组多年的一线教学经验，内容贴近实际，知识安排和案例清晰准确，实践与探究内容使读者能够灵活应用所学，并达融会贯通、创新提升的境界。早在2008年出版《计算机图形学基础及应用教程》时，编写组就有个愿望，将整书的案例一体化，经过三年的实践终于实现了，而且引进了基于OpenGL的真实感编程框架，为后续的高级图形学的工程案例奠定了基础。

本教材是编写组集体智慧的结晶，在编写过程中又经过了无数次研究与讨论，李继芳教授负责全书统稿并主要编写第1、4、5章，王仁芳博士负责OpenGL案例实现并编写第7、8及第2章部分内容；柴本成博士负责基于VC一体化案例的实现并编写第6章和第2章部分内容；邹运兰老师编写第3章。

本教材在2010年立项为宁波市特色建设教材，在编写的过程中，得到了宁波市教育局、浙江万里学院计算机与信息学院领导、教务部全体同仁的大力支持，其中杨庆老师参与了书稿的前期规划讨论，并提出很多良好的建议，在此一并表示衷心感谢！

由于作者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大读者不吝批评指正。联系邮箱：jifang_03@yahoo.com.cn

编写组

2012年1月