计算机图形学实验报告.docx
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计算机图形学实验报告
计算机图形学实验报告
姓名：
学号：
班级：
时间：
2016年12月
实验一OpenGL编程与图形绘制
1．实验目的
了解OpenGL编程，并熟悉OpenGL的主要功能、绘制流程和基本语法。
学会配置
OpenGL环境，并在该环境中编程绘图。
2．实验内容
OpenGL的主要功能：
模型绘制、模型观察、颜色模式、光照应用、图像效果增强、位图和图像处理、纹理映射、实时动画和交互技术。
OpenGL的绘制流程分为两个方面：
一个完整的窗口系统的OpenGL图形处理系统的结构为：
最底层为图形硬件，第二层为操作系统，第三层为窗口系统，第四层为OpenGL，最上面的层为应用软件；OpenGL命令将被放在一个命令缓冲区中，这样命令缓冲区中包含了大量的命令、顶点数据和纹理数据。
当缓冲区被清空时，缓冲区中的命令和数据都将传递给流水线的下一个阶段。
OpenGL的基本语法中相关库有：
OpenGL核心库：
gl、OpenGL实用程序库：
glu、OpenG编程辅助库：
aux、OpenGL实用程序工具包（OpenGLutilitytoolkit，GLUT）：
glut、Windows专用库：
wgl。
OpenGL的基本语法中命名规则为：
OpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以下格式：
<库前缀><根命令><可选的参数个数><可选的参数类型>。
了解了上述基础知识后，配置好OpenGL环境，然后在该环境中编程练习图形的绘制，本次实验主要是对点的绘制、直线的绘制和多边形面的绘制。
3．实验代码及结果
3.1点的绘制：
#include
voidInitial（void）
{
glClearColor（1.0f,1.0f,1.0f,1.0f）;//设置窗口背景颜色为白色
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//指定设置投影参数
gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;//设置投影参数
}
voidDisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
//用当前背景颜色填充窗口
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;//设置当前的绘图颜色为红
//glRectf（50.0f,100.0f,150.0f,50.0f）;//绘制一个矩形
glPointSize（10）;//三个点
glBegin（GL_POINTS）;
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;
glVertex2i（2,148）;
glVertex2i（100,75）;
glVertex2i（198,2）;
glEnd（）;
glFlush（）;//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序
}
intmain（intargc,char*argv[]）
glutInit（&argc,argv）;glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;glutInitWindowSize（400,300）;
glutInitWindowPosition（100,120）;
glutCreateWindow（"矩形"）;
glutDisplayFunc（Display）;
//初始化窗口的显示模式
//设置窗口的尺寸
//设置窗口位置
//创建一个名为矩形的窗口
//设置当前窗口的显示回调函数
//完成窗口初始化
Initial（）;
return0;
运行结果:
3.2直线的绘制：
#includevoidInitial（void）
glClearColor（1.0f,1.0f,1.0f,1.0f）;//设置窗口背景颜色为白色
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//指定设置投影参数
gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;〃设置投影参数
voidDisplay（void）
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//用当前背景颜色填充窗口
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;//设置当前的绘图颜色为红色
//glRectf（50.0f,100.0f,150.0f,50.0f）;//绘制一个矩形
glBegin（GL_LINE_LOOP）;//五角星
glVertex2i（10,10）;
glVertex2i（30,35）;
glVertex2i（50,10）;
glVertex2i（5,25）;
glVertex2i（55,25）;
glEnd（）;
glFlush（）;//清空
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;
glutInitWindowSize（400,300）;
glutInitWindowPosition（100,120）;
glutCreateWindow（"矩形"）;
OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序
//初始化窗口的显示模式
//设置窗口的尺寸
//设置窗口位置
//创建一个名为矩形的窗口
//设置当前窗口的显示回调函数
glutDisplayFunc（Display）;
return0;
}
运行结果:
3.3多边形面的绘制:
#include
voidInitial（void）
{
glClearColor（1.0f,1.0f,1.0f,1.0f）;//设置窗口背景颜色为白色
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//指定设置投影参数
gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;〃设置投影参数
glutMainLoop（）;
//完成窗口GLUT事件处理循环
voidDisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//用当前背景颜色填充窗口
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;//设置当前的绘图颜色为红色
//glRectf（50.0f,100.0f,150.0f,50.0f）;//绘制一个矩形
glBegin（GL_TRIANGLES）;//等边三角形
glVertex2f（0.0,0.0）;
glVertex2f（15,25.95）;
glVertex2f（30,0）;
glEnd（）;
//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序
glFlush（）;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
//初始化窗口的显示模式
//设置窗口的尺寸
//设置窗口位置
//创建一个名为矩形的窗口
//设置当前窗口的显示回调函数
//完成窗口初始化
glutInit（&argc,argv）;glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;glutInitWindowSize（400,300）;
glutInitWindowPosition（100,120）;
glutCreateWindow（"矩形"）;
glutDisplayFunc（Display）;
Initial（）;
return0;
运行结果:
■睡1
叵
X
实验二直线绘制实验
1.实验目的
为了进一步熟悉OpenGL编程，了解基本图形生成算法中的直线绘制，学会直线绘制
算法中最常用的三种算法：
数值微分法、中点画线算法和Bresenham算法。
2.实验内容
（一）数值微分法
P0（X0,Y0）和
数值微分法直接从直线的微分方程生成直线。
给定直线的两端点:
P1（X1,Y1），得到直线的微分方程dy/dx=△y/△x=（Y1-Y0）/（X1-X0）=k
数值微分算法的原理是，由于直线的一阶导数是连续的，而且△x和是成比例的，因
此通过在当前位置（Xi，Yi）分别加上两个小增量x和&△（&为无穷小的正数）来求下一点（X（i+1）,Y（i+1））的x，y坐标。
（二）中点画线算法
给定直线的两端点：
P0（X0,Y0）和P1（X1,Y1），可得到直线方程F（x,y）=y-kx-b=0且k=
△△x=（Y1-Y0）/（X1-X0）。
绘图过程如下：
0输入直线的两端点PO（XO,YO）和P1（X1,Y1）。
©计算初始值△x,A（,d=&-2△/,x=XO,y=YO.
◎绘制点（x,y）。
判断d的符号，若d<0，则（x,y）更新为（x+1,y+1）,d更新为d+2Zx-2△/;
否则（x,y）更新为（x+1,y）,d更新为Ay。
04.当直线没有画完时，重复步骤03,否则结束。
三）Bresenham算法
算法步骤如下：
01.输入直线两端点P0（X0,Y0）和P1（X1,Y1）。
◎计算初始值△x,^/,e=-△c,x=X0,y=Y0。
03.绘制点（x,y）。
0e更新为e+2△判断e的符号，若e>0,则（x,y）更新为（x+1,y+1）,同样将e更新为e-2
△<;否则（x,y）更新为（x+1,y）o
05.当直线没有画完时，重复步骤03和04；否则结束。
3.实验代码及结果
3.1数值微分算法编程绘制直线代码：
#include
#includevoidInitial（void）
{
glClearColor（1.0f,1.0f,1.0f,1.0f）;//设置窗口背景颜色为白色glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//指定设置投影参数gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;//设置投影参数
}
voidDisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//用当前背景颜色填充窗口
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;//设置当前的绘图颜色为红色
glBegin（GL_LINES）;
intx0=10;inty0=20;intx1=30;inty1=40;intcolor=10;
intdx,dy,epsl,k;
floatx,y,xIncre,yIncre;
dx=x1-x0;
dy=y1-y0;
x=x0;
y=y0;//
if（abs（dx）>abs（dy））
epsl=abs（dx）;
elseepsl=abs（dy）;
xIncre=（float）dx/（float）epsl;yIncre=（float）dy/（float）epsl;for（k=0;k<=epsl;k++）
{
glVertex2i（int（x+0.5）,（int）（y+0.5））;
x+=xIncre;
y+=yIncre;
}
glEnd（）;
glFlush（）;//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序
}
intmain（intargc,char
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