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Foundations of 3D Computer Graphics 无水印pdf.pdf
Cover
Contents
Preface
Part 1. Getting Started
1 Introduction
2 Linear
3 Affine
4 Respect
5 Frames In Graphics
6 HelloWorld 3D
Part 2. Rotations and Interpolation
7 Quaternions (a bit technical)
8 Balls: Track and Arc
9 Smooth Interpolation
Part 3. Cameras and Rasterization
10 Projection
11 Depth
12 From Vertex to Pixel
13 Varying Variables (Tricky)
Part 4. Pixels and Such
14 Materials
15 Texture Mapping
16 Sampling
17 Reconstruction
18 Resampling
Part 5. Advanced Topics
19 Color
20 What is Ray Tracing
21 Light (technical)
22 GeometricModeling: Basic Intro
23 Animation: Not Even an Introduction
Appendix A HelloWorld 2D
Appendix B Affine Functions
Foundations of 3D Computer Graphics
Steven J. Gortler
July 13, 2012
Foundations of 3D Computer Graphics
S.J. Gortler
MIT Press, 2012
2
To A.L.G., F.J.G, and O.S.G.
Foundations of 3D Computer Graphics
S.J. Gortler
MIT Press, 2012
ii
Contents
Preface
I Getting Started
1 Introduction
1.1 OpenGL . .
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2 Linear
2.1 Geometric Data Types
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2.2 Vectors, Coordinate Vectors, and Bases
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2.3 Linear Transformations and 3 by 3 Matrices . .
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2.4 Extra Structure . .
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2.5 Rotations
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2.6 Scales . . .
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3 Affine
3.1 Points and Frames .
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3.2 Affine transformations and Four by Four Matrices . . .
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3.3 Applying Linear Transformations to Points
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3.4 Translations . . . .
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3.5 Putting Them Together
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3.6 Normals . .
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4 Respect
iii
ix
1
3
3
9
9
11
12
15
16
19
21
21
22
24
25
25
26
29
CONTENTS
CONTENTS
4.1 The Frame Is Important .
. . . .
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4.2 Multiple Transformations . . . .
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5 Frames In Graphics
5.1 World, Object and Eye Frames .
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5.2 Moving Things Around .
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5.3 Scales . .
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5.4 Hierarchy . . . .
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6 Hello World 3D
6.1 Coordinates and Matrices . . . .
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6.2 Drawing a Shape . . . .
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6.3 The Vertex Shader . . . .
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6.4 What Happens Next . . .
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6.5 Placing and Moving With Matrices . .
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II Rotations and Interpolation
7 Quaternions (a bit technical)
7.1
Interpolation . . .
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7.2 The Representation . . .
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7.3 Operations . . . .
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7.4 Power
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7.5 Code . . .
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7.6 Putting Back the Translations . .
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8 Balls: Track and Arc
8.1 The Interfaces . .
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8.2 Properties . . . .
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8.3
Implementation .
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9 Smooth Interpolation
9.1 Cubic Bezier Functions .
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Foundations of 3D Computer Graphics
S.J. Gortler
MIT Press, 2012
iv
29
31
35
35
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40
40
45
45
46
51
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59
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65
68
68
73
73
74
75
77
78
CONTENTS
CONTENTS
9.2 Catmull-Rom Splines . . .
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9.3 Quaternion Splining . . . .
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9.4 Other Splines . . .
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9.5 Curves in Space ......
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III Cameras and Rasterization
10 Projection
10.1 Pinhole Camera . .
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10.2 Basic Mathematical Model
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10.3 Variations .
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10.4 Context
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11 Depth
11.1 Visibility .
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. . . .
11.2 Basic Mathematical Model
. . . .
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11.3 Near And Far
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11.4 Code .
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12 From Vertex to Pixel
12.1 Clipping . .
. . . .
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12.2 Backface Culling .
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12.3 Viewport . .
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12.4 Rasterization . . .
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13 Varying Variables (Tricky)
13.1 Motivating The Problem .
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13.2 Rational Linear Interpolation . . .
. . .
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IV Pixels and Such
14 Materials
14.1 Basic Assumptions . . . .
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S.J. Gortler
MIT Press, 2012
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