《Python计算机图形学入门》目录

第1章 计算机图形学概述

1.1 什么是计算机图形学？
1.2 应用领域（游戏、影视、可视化等）
1.3 图形学核心概念：渲染、几何、动画
1.4 Python在图形学中的优势与工具链

第2章 环境搭建与基础工具

2.1 Python环境配置（Anaconda/Pip）
2.2 安装关键库：NumPy, Pillow, Pygame, PyOpenGL
2.3 Jupyter Notebook快速入门
2.4 第一个图形程序：绘制动态正弦曲线

第3章 数学基础精要

3.1 向量运算与几何意义（Python实现）
3.2 矩阵变换：平移、旋转、缩放（NumPy实战）
3.3 坐标系转换：局部/世界/视图/裁剪空间
3.4 投影矩阵推导（正交投影 vs 透视投影）

第4章 2D图形编程基础

4.1 光栅化原理与帧缓存
4.2 绘制算法：DDA画线、Bresenham画圆
4.3 颜色模型：RGB、HSV与Alpha混合
4.4 Pygame实战：精灵动画与碰撞检测

第5章 3D图形入门与OpenGL基础

5.1 三维坐标系与顶点缓冲对象(VBO)
5.2 现代OpenGL管线解析（VAO、Shader）
5.3 编写GLSL着色器（顶点/片段着色器）
5.4 渲染第一个3D立方体（模型加载与显示）

第6章 三维几何变换

6.1 模型矩阵：物体空间到世界空间
6.2 视图矩阵：摄像机控制原理
6.3 投影矩阵实现深度效果
6.4 四元数与旋转插值（避免万向节锁）

第7章 光照与材质系统

7.1 Phong光照模型数学推导
7.2 实现点光源/方向光/聚光灯
7.3 材质属性：漫反射贴图与高光贴图
7.4 法线贴图技术实战

第8章 纹理映射进阶

8.1 UV展开原理与贴图采样
8.2 多级纹理与Mipmap抗锯齿
8.3 凹凸贴图与视差映射
8.4 立方体贴图实现环境反射

第9章 几何处理技术

9.1 参数曲线：贝塞尔曲线与B样条
9.2 曲面生成：旋转曲面与高度场
9.3 网格简化与细分曲面（Catmull-Clark）
9.4 Marching Cubes体绘制算法

第10章 动画原理与实践

10.1 关键帧动画与插值算法
10.2 骨骼动画与蒙皮技术
10.3 粒子系统实现（火焰/烟雾）
10.4 刚体动力学模拟基础

第11章 光线追踪原理到实践

11.1 光线-几何体求交算法
11.2 实现漫反射与镜面反射
11.3 折射与菲涅尔效应
11.4 加速结构：BVH树构建与遍历

第12章 现代图形技术扩展

12.1 延迟渲染管线原理
12.2 屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)
12.3 基于Compute Shader的GPU计算
12.4 Python与WebGL交互案例

第13章 项目实战：3D引擎开发

13.1 场景图设计与实体组件系统
13.2 多通道渲染与后处理效果
13.3 地形生成与LOD优化
13.4 跨平台部署与性能优化

附录

A. 线性代数速查表
B. OpenGL常用函数参考
C. 图形学专业术语对照表
D. 推荐学习资源与社区