本书使用Python的内置特征创建用于数据可视化和技术说明的创新图形。从构建绘图空间和生成2维和3维对象的基本Python函数开始，你将学习如何构造更复杂的对象、转换和旋转、删除隐藏线、引入阴影以添加真实感以及将图像投影到任何数据集上。
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计算机\图形图像
使用Python的内置特性就可以创建用于数据可视化和技术插图的创新图形。本书不仅解释了如何使用简单命令和库显示图形，还深入讨论了旋转、着色以及编辑它们的方法。
从Python的基本函数开始，你将学习如何设置绘图空间、生成2D及3D对象、了解如何构造更复杂的对象、如何对它们进行旋转和变换、如何删除隐藏线、如何加入阴影以增加真实感，以及如何投影图像来可视化数据集。最后一章是这些技术在科学和工程领域的一些应用，如生成行星模型，你可以根据自己的需要进行选读。
本书是为希望利用Python的能力微调图像的开发人员编写的，它涵盖了各种图形处理命令，例如：绘制点、线、箭头、弧，创建自定义绘图网格，纠正图像失真，给图像添加文本和标签，对弧和圆进行操作，指定和使用颜色，等等。有了这些技术和核心数学技能，你就可以创建和定制详细的技术插图或做数据可视化了。
计算机图形学是当代重要的计算机理论之一，诸如虚拟现实与仿真计算、增强现实与混合现实技术、大数据可视化等前沿领域都以计算机图形学为基础。因此，理解计算机图形学原理并掌握相关技术方法，是深入计算机应用前沿领域的关键。
Python作为近年来蓬勃发展的程序语言，有着非常友好的语法特征和丰富的库函数，而且很多计算机图形学的工具库都有Python版本，这使其成为学习和实践计算机图形学的利器。
本书讲授的主要内容是如何利用Python程序语言实现计算机图形学中的相关绘制，包括基本元素的绘制、二维和三维坐标变换、透视、相交、删除隐藏线、着色、数据拟合及曲面绘制等，并通过两个例子综合应用了本书的全部知识。所有章节都以理论结合实践的思路进行讲授。读者跟随书中的讲解，能够很容易理解并完成相关的程序，即便没有太多编程基础的读者，也能很快上手。可以说，学习这本书是同时入门计算机图形学和Python编程的便捷之路。
本书翻译工作的分工如下：第1～5章由李铁萌完成，第6章和第7章由朱阳阳完成，第8～10章由李勇完成。全书由李铁萌完成统稿。
李铁萌、李勇、朱阳阳
2019年12月
译者序
作者简介
技术审稿人简介
致谢
第1章 Python 命令与函数基础 1
1.1 编程风格 1
1.2 绘图区域 3
1.3 确定绘图区域的尺寸 3
1.4 导入绘图命令 4
1.5 显示绘图区域 6
1.6 绘图网格 6
1.7 保存图像 6
1.8 网格颜色 6
1.9 刻度标记 7
1.10 自定义网格线 8
1.11 坐标轴标签 9
1.12 图的标题 10
1.13 颜色 11
1.13.1 颜色混合 12
1.13.2 颜色强度 14
1.14 覆盖 14
1.15 背景颜色 16
1.16 绘图区域的形状 17
1.17 如何矫正形状失真 18
1.17.1 绘制时使用缩放因子 19
1.17.2 最好的办法：用 plt.axis() 缩放坐标轴 20
1.18 坐标轴 21
1.19 常用绘制命令及函数 22
1.19.1 用 scatter() 生成点 22
1.19.2 用 plot() 生成线 23
1.19.3 箭头 24
1.19.4 文本 25
1.19.5 列表、元组与数组 26
1.19.6 数组 30
1.19.7 arange()函数 30
1.19.8 range()函数 31
1.20 小结 32
第2章 二维图像 33
2.1 由点到线 33
2.2 点的艺术 36
2.3 用点画圆弧 38
2.4 用线段画圆弧 43
2.5 圆环 44
2.6 用点画圆盘 47
2.7 椭圆 50
2.8 二维移动 55
2.9 二维旋转 57
2.10 小结 74
第3章 三维图像 75
3.1 三维坐标系 75
3.2 坐标平面上的投影 77
3.3 绕y方向旋转 79
3.4 绕x方向旋转 81
3.5 绕z方向旋转 82
3.6 独立旋转 84
3.7 次序旋转 90
3.8 矩阵级联 95
3.9 用函数式程序结构输入键盘数据 98
3.10 小结 103
第4章 透视 104
第5章 相交 112
5.1 线与矩形平面相交 112
5.2 线与三角平面相交 121
5.3 线与圆环相交 132
5.4 线与扇形相交 132
5.5 线与球相交 137
5.6 平面与球相交 143
5.7 小结 146
第6章 删除隐藏线 148
6.1 方盒 148
6.2 金字塔 155
6.3 平面 159
6.4 球体 165
6.5 小结 170
第7章 着色 171
7.1 对方盒着色 172
7.2 对球体着色 180
7.3 小结 185
第8章 2D数据绘图 186
8.1 线性回归 194
8.2 函数拟合 197
8.3 样条曲线 201
8.4 小结 206
第9章 3D数据绘图 207
9.1 3D曲面 216
9.2 3D曲面着色 222
9.3 小结 232
第10章 示例 233
10.1 土星 233
10.2 太阳辐射 240
10.2.1 光子和太阳 240
10.2.2 马克斯·普朗克的黑体辐射公式 241
10.2.3 太阳的总输出功率 242
10.3 地球辐照度 249
10.4 小结 254
附录A 从哪里获取Python 255
附录B 普朗克辐射定律和斯特凡–波尔茨曼方程 256
