交互式计算机图形学基于OpenGL的自顶向下方法(第三版)图书前言
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发布时间：2024-10-23 22:03
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时间：2024-10-25 11:14
这是一本计算机图形学的专业书籍，着重介绍图形学的应用编程。在七年的时间里，计算机图形学领域经历了巨大的变革，其发展速度超出了大多数人的预期。在随后的五年中，计算机图形学的成果在商业与艺术领域都取得了显著成就。计算机动画不仅在商业上取得成功，其效果与真实动作难以区分；硬件技术的革新模糊了计算机与实际游戏制作棚之间的界限。网络上对图形学应用程序的需求激增，图形系统的功能大幅增加，高端和低端工作站的价格也随之下降。如今，每秒可显示超过一千多万个三维多边形，具有光照处理和纹理映射功能的图形系统的成本已从最初的数十万美元下降至数千美元，甚至个人计算机的价格也只需不到1000美元即可支持基本的三维图形应用。个人计算机专用图形显示卡的出现对图形学的发展产生了深远的影响，这些显示卡只需大约100美元，就能提供与工作站相当的性能。
在软件方面，OpenGL API是图形开发人员的标准接口，本书采用自顶向下的、面向编程的方法介绍计算机图形学。面对计算机科学和工程系中与图形学相关的课程，大多数学生只能选修一门课程，课程通常安排在编程语言、数据结构、算法设计、软件工程和基础数学等课程之后。本课程老师应以知识性和兴趣性为出发点，逐步深入讨论图形学相关内容，让学生尽快动手编写三维图形应用程序。正如John Kemeny所比喻的，学生并不需要真正理解汽车发动机的工作原理，但除非掌握驾驶技术，否则只能作为旁观者。在计算机图形学教学上，本书采用编程法，指导学生如何驾驶，如何将图形程序开到任何想要去的地方。
本书主要使用C语言编程，但也包含了C++语言的使用。选择C语言作为主要语言有两个理由：OpenGL本身不是面向对象的，因此在OpenGL与用户之间建立一个面向对象的三维几何对象库时，使用C++或Java等面向对象语言对基本问题的描述没有实质性的帮助；C++的面向对象方法会让用户看不到底层的知识，这对理解底层图形学原理至关重要。本书对OpenGL的介绍达到这样的程度，即其他API的用户在遇到相关资料时不会感到有很大困难。对于那些想深入了解OpenGL的读者，可以参考最近出版的《OpenGL :A Primer》一书，它是一本很有价值的参考书。
本书内容丰富，涵盖了计算机图形学的基础和最新进展，包括OpenGL API的使用、三维图形概念、交互式图形学、光与材质的相互作用、算法实现、场景图形、曲线和曲面、科学可视化、绘制技术等。本书适合计算机科学和工程系的高年级本科生和一年级研究生，以及其他学科具备相当编程能力的学生。对于图形学专业人员也有帮助，本书结合了理论讲解和实践操作，适合快速浏览或深入讨论特定专题。每章都包含一个或多个完整的编程实例，尽管这些实例都是二维的，但都置于一个三维环境中。部分章节的内容可以按任意次序阅读，增加了学习的灵活性。本书还包含丰富的补充材料，如程序实例、OpenGL使用手册、教案和教学材料等。
在编写本书的过程中，作者与一群非常优秀的学生合作，他们的兴趣激发了作者对OpenGL的深入探索。本书的部分内容是作者基于与这些学生的合作而完成的。作者还得到了多家机构的资助，包括新墨西哥州大学、委内瑞拉安第斯大学、厄瓜多尔赤道理工大学、中国国立清华大学、中国中文大学、ISTEC和新墨西哥州大学等。作者在编写本书的过程中，得到了许多教师和学生读者的反馈和建议，这大大丰富了本书的内容。此外，作者还得到了硅谷图形公司、苹果电脑公司、Conix公司、Portable图形公司、Template图形公司、Metrowerks公司、NVidia公司等机构的支持，这些支持帮助作者测试和验证书中算法的正确性和效率。
在编写本书的过程中，作者还与多个审稿人员进行了交流，他们的观点和建议对本书的深度和广度产生了积极影响。最后，作者感谢Addison-Wesley出版社的团队，尤其是编辑Peter Gordon和Maite Suarez-Rivas，他们与作者合作完成了本书的多个版本的出版工作。同时，Windfall软件公司的Paul Anagnostopoulos在作者使用TEX排版软件时提供了帮助。本书的封面和彩图中的许多图片是作者的学生在课程作业中绘制生成的。作者的夫人Rose Mary Molnar为本书描绘了插图，这些插图成为了本书插图的基础。作者的夫人给予了无私的支持和鼓励，为本书的完成提供了不可或缺的帮助。
