前言

本书第1版于2020年6月由清华大学出版社出版，至今已被数十所兄弟院校作为本科生、研究生计算机图形学及相关课程的教材或参考书，反响较好。在这期间，我时常收到同行专家、授课教师对于本书的宝贵修改建议。此外，过去的几年时间，人工智能技术飞速发展，也带动了现代计算机图形学的迅猛发展。以神经辐射场（NeRF）、三维高斯泼溅（3DGS）为代表的神经绘制，以神经隐式表示为代表的深度几何学习和建模技术，正不断提升传统图形流水线的智能水平；同时大模型技术的发展和引入，也推动了计算机图形学中建模、绘制、动画等技术的新发展。目前还没有一本图形学教材体现这些最新的前沿内容。此外，2020年教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知，明确了高校课程思政也要落实到教材编审选用。这些新契机和新要求，促使我按照课程思政的要求，以现代图形学前沿发展的新内容为出发点，着手准备本书第2版的修改。

第2版的修改开始于2023年秋，主要在本书第1版大纲的基础上，广泛增加了计算机图形学领域最新的研究内容和成果，尤其是高真实感神经绘制、神经隐式建模、基于深度学习的非真实感绘制及动画等最新的内容。目前市面上大多数的图形学教材内容主要以国外的研究和工作为主，对中国科研人员的相关工作介绍很少，而事实上中国图形学经过几十年的发展取得了很大的进步，但很少在图形学教材上有所体现。在课程思政建设的大背景下，我们着重关注和挖掘图形学发展中的中国元素，例如以苏步青院士为代表的科技人员在计算几何和建模等方面的研究和实践工作、第一个以中国人名字命名的图形学经典算法梁友栋Barsky裁剪算法等重要内容，并且进一步增加清华大学、浙江大学、上海科技大学等国内高校和科研院所在图形学领域的最新研究工作和成果，期望通过教材和课堂教学，向更多人介绍和展示中国科研人员的工作，增强学生在图形学科研领域的自信心和自豪感，达到课程思政育人的目的。

经过约一年时间的准备，本书第2版初稿成型。随后我们在全国计算机辅助设计与图形学大会、全国几何设计与计算大会、中国计算机图形学大会等国内图形学领域著名学术会议期间，邀请国内兄弟院校的专家、同仁召开研讨会，收到了很多宝贵的修改意见。在此基础上也邀请了来自多所高等院校和科研院所的本科生、研究生，结合自身的不同专业背景，以学习者的视角提出了很多有益的修改意见。清华大学出版社龙启铭编辑，也对本书第2版内容提出很多宝贵意见。按照修改意见，我们进行了认真修改和完善，并于2024年冬天完成了第2版定稿。

本书第2版内容，针对数字几何处理、真实感绘制、非真实感绘制、基于图形的影像处理、计算摄像、GPU图形计算等章节内容进行了扩展，不少内容来源于近五年来图形学方向的高水平研究，可充分反映计算机图形学的新进展。同时，考虑本书第1版在基础知识、几何建模等章节中存在大量数学推导的内容，为方便课堂教学，压缩了篇幅，详细数学推导内容以附录的形式供教学参考。

北京师范大学黄石生副教授、王立志教授、朱林副教授和李德崎博士生参与了本书第2版的修订工作。

本书第2版既可以用于研究生教材和图形学方向的科研工作者查阅，也可以选择部分内容作为本科生教材，相关配套的源代码、课件等都通过网络提供。由于编者才疏学浅，而且时间和精力有限，本书第2版中依然难免出现错误和遗漏之处，敬请斧正。

最后，衷心感谢清华大学胡事民教授、浙江大学鲍虎军教授等专家、清华大学出版社龙启铭编辑，以及其他对本书第2版出版给予支持和帮助的所有人。

黄华

2025年3月