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第1章 OpenGL基础知识1

1.1 OpenGL概述1

1.1.1 OpenGL是直观的三维图形开发环境1

1.1.2 OpenGL是三维图形的开发标准2

1.1.3 OpenGL的基本功能与操作2

1.1.4 OpenGL的体系结构3

1.1.5创建OpenGL控制台应用程序框架4

1.2 OpenGL图形的实现方式8

1.2.1设备描述表与渲染描述表8

1.2.2 OpenGL像素格式设置11

1.2.3 OpenGL图形处理流程13

1.2.4 OpenGL图形绘制方式14

1.2.5 OpenGL程序运行方式15

1.3 OpenGL图形开发库16

1.3.1开发库的组成16

1.3.2基本数据类型20

1.3.3 OpenGL库函数命名规则21

1.4基于OpenGL的高层图形库21

1.5 OpenGL应用程序框架24

1.6开发实例：基本二维几何物体绘制29

本章小结与习题32

第2章 OpenGL建模技术33

2.1基本图元及规则物体绘制33

2.1.1图形显示控制33

2.1.2点的绘制39

2.1.3线段的绘制41

2.1.4多边形的绘制42

2.1.5规则三维物体绘制函数48

2.1.6开发实例：基本三维几何物体绘制50

2.2曲线与曲面绘制61

2.2.1曲线的基本理论61

2.2.2样条曲线的绘制63

2.2.3样条曲面的绘制67

2.2.4 NURBS曲线和曲面绘制72

2.2.5二次曲面81

2.3显示列表83

2.3.1显示列表的概念83

2.3.2显示列表的创建84

2.3.3显示列表的执行85

2.3.4多重显示列表85

2.3.5显示列表的索引86

2.3.6显示列表的嵌套87

2.3.7实例介绍88

2.4位图、图像与文本绘制90

2.4.1位图绘制90

2.4.2图像绘制96

2.4.3文本绘制101

2.5开发实例：植物生长L系统——花朵与叶脉绘制106

本章小结与习题111

第3章 坐标变换112

3.1从三维图形到二维图像112

3.1.1三维图形的输出过程112

3.1.2坐标系与坐标变换113

3.1.3矩阵操作113

3.2几何变换116

3.2.1平移变换116

3.2.2旋转变换117

3.2.3缩放变换118

3.2.4变换次序119

3.2.5实例介绍120

3.3投影变换121

3.3.1透视投影122

3.3.2正交投影124

3.4视窗变换125

3.4.1定义视窗125

3.4.2变换z坐标126

3.5附加裁剪面126

3.6矩阵堆栈129

3.7组合变换举例136

3.8开发实例：植物生长L系统——图形与场景变换139

本章小结与习题139

第4章 OpenGL颜色141

4.1 RGBA模式与颜色索引模式141

4.1.1 RGBA显示模式143

4.1.2颜色索引显示模式144

4.1.3 RGBA模式与颜色索引模式的对比146

4.1.4抖动操作147

4.2指定阴影模型148

4.3开发实例：植物生长L系统——植物颜色的渲染149

本章小结与习题150

第5章 光照与材质处理151

5.1真实世界与OpenGL光照151

5.1.1发射光、环境光、漫反射光和镜面反射光152

5.1.2材质颜色153

5.2创建光源155

5.2.1定位和衰减155

5.2.2聚光灯155

5.2.3多光源156

5.2.4控制光源的位置与方向160

5.3选择光照模型163

5.4开发实例：植物质地与环境光线的呈现168

本章小结与习题170

第6章 纹理映射技术174

6.1纹理映射的定义175

6.1.1一维纹理映射的定义175

6.1.2二维纹理映射的定义179

6.2纹理数据的获取180

6.2.1直接创建法180

6.2.2读取外部文件181

6.3纹理坐标182

6.3.1纹理坐标的指定182

6.3.2纹理坐标的自动计算183

6.4纹理控制187

6.4.1缩小与放大滤波188

6.4.2纹理重复和截取189

6.5多重纹理195

6.6开发实例：植物生长L系统——天空、土地等背景纹理映射199

本章小结与习题204

第7章 帧缓存技术与动画213

7.1 OpenGL中的各种缓存213

7.2缓存操作技术214

7.2.1清除缓存214

7.2.2选择绘图颜色缓存215

7.2.3屏蔽缓存216

7.3测试操作217

7.3.1裁剪测试218

7.3.2 Alpha测试218

7.3.3模板测试219

7.3.4深度测试225

7.3.5混合、抖动、逻辑操作225

7.4双缓存动画226

7.5开发实例：植物生长L系统——缓存区的清除与测试操作229

本章小结与习题230

第8章 渲染器的实现237

8.1实现的基本策略237

8.2光栅化238

8.2.1数值微分法239

8.2.2中点画线法240

8.2.3 Bresenham画线算法241

8.3线段裁剪243

8.3.1 Cohen-Sutherland裁剪算法243

8.3.2 Liang-Barsky裁剪算法246

8.4多边形裁剪249

8.5其他图元的裁剪252

8.6三维裁剪253

8.7隐藏面消除254

8.7.1景物空间和图像空间254

8.7.2多边形区域排序算法254

8.7.3背面消除255

8.7.4深度缓冲器算法255

8.7.5深度排序算法256

8.7.6区间扫描线算法257

8.8多边形的扫描转换258

8.8.1内外测试法258

8.8.2区域填充259

8.8.3种子填充算法259

8.8.4扫描线种子填充算法261

8.9植物生长系统——多边形的绘制261

本章小结与习题262

第9章 混合、反走样与雾化263

9.1混合263

9.1.1源因子和目标因子263

9.1.2混合的简单使用266

9.1.3具有深度缓存的三维混合267

9.2反走样268

9.2.1行为控制函数269

9.2.2点和线的反走样269

9.2.3多边形的反走样271

9.3雾化274

9.4植物生长L系统——远景雾化与边界反走样279

本章小结与习题280

参考文献283