计算机图形学实验报告材料75781.docx
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计算机图形学实验报告材料75781
计算机图形学
实验报告
姓名：
谢云飞
学号：
20112497
班级：
计算机科学与技术11-2班
实验地点：
逸夫楼507
实验时间：
2014.03
实验1直线的生成
1实验目的和要求
理解直线生成的原理；掌握典型直线生成算法；掌握步处理、分析实验数据的能力；
编程实现DDA算法、Bresenham中点算法；对于给定起点和终点的直线，分别调用DDA算法和Bresenham中点算法进行批量绘制，并记录两种算法的绘制时间；利用excel等数据分析软件，将试验结果编制成表格，并绘制折线图比较两种算法的性能。
2实验环境和工具
开发环境：
VisualC++6.0
实验平台：
Experiment_Frame_One（自制平台）。
本实验提供名为Experiment_Frame_One的平台，该平台提供基本绘制、设置、输入功能，学生在此基础上实现DDA算法和Mid_Bresenham算法，并进行分析。
⏹平台界面：
如图21所示
⏹设置：
通过view->setting菜单进入，如图22所示
⏹输入：
通过view->input…菜单进入.如图23所示
⏹实现算法：
◆DDA算法：
voidCExperiment_Frame_OneView:
:
DDA（intX0,intY0,intX1,intY1）
Mid_Bresenham法：
voidCExperiment_Frame_OneView:
:
Mid_Bresenham（intX0,intY0,intX1,intY1）
3实验结果
3.1程序流程图
1）DDA算法流程图：
开始
定义两点坐标差dx，dy，以及epsl，计数k=0，描绘点坐标x,y，x增量xIncre，y增量yIncre
↓
输入两点坐标x1,y1,x0,y0
↓
dx=x1-x0,dy=y1-y0;
＿＿＿＿＿＿＿＿＿↓＿＿＿＿＿＿＿＿＿
↓↓
若|dx|>|dy|反之
epsl=|dx|epsl=|dy|
↓＿＿＿＿＿＿＿＿...＿＿＿＿＿＿＿＿↓
↓
xIncre=dx/epsl;yIncre=dy/epsl
↓
填充（强制整形）（x+0.5,y+0.5）;
↓←←←←
横坐标x+xIncre;
纵坐标y+yIncre;
↓↑
若k<=epsl→→→k++
↓
结束
2）Mid_Bresenham算法流程图开始
↓
定义整形dx,dy,判断值d,以及UpIncre,DownIncre,填充点x,y
↓
输入x0,y0,x1,y1
＿＿＿＿＿＿↓＿＿＿＿＿＿
↓↓
若x0>x1反之
x=x1;x1=x0;x0=x;x=x0;
Y=y1;y1=y0;y0=y;y=y0;
↓＿＿＿＿＿＿..＿＿＿＿＿＿↓
↓
坐标差dx=x1-x0;dy=y1-y0;
判断值d=dx-2*dy;
UpIncre=2*dx-2*dy;DownIncre=-2*dy;
↓
填充点（x,y），且x=x+1;
＿＿＿＿＿＿↓＿＿＿＿＿＿←←←
↓↓↑
若d<0反之
y=y+1,且d=d+UpIncred=d+DownIncre
↓＿＿＿＿＿＿.＿＿＿＿＿＿↓↑↑
↓
若x<=x1→→→↑
↓
结束
3.2程序代码
voidCExperiment_Frame_OneView:
:
DDA（intX0,intY0,intX1,intY1）
{
//----------请实现DDA算法------------//
intdx,dy,epsl,k;
floatx,y,xIncre,yIncre;
dx=X1-X0;dy=Y1-X0;
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++）{
DrawPixel（（int）（x+0.5）,（int）（y+0.5））;
x+=xIncre;
y+=yIncre;
}
}
voidCExperiment_Frame_OneView:
:
Mid_Bresenham（intX0,intY0,intX1,intY1）
{
//-------请实现Mid_Bresenham算法-------//
intdx,dy,d,UpIncre,DownIncre,x,y,xend;
if（X0>X1）{
x=X1;X1=X0;X0=x;
y=Y1;Y1=Y0;Y0=y;
}
x=X0;y=Y0;
dx=X1-X0;dy=Y1-Y0;
d=dx-2*dy;
UpIncre=2*dx-2*dy;
DownIncre=-2*dy;
while（xDrawPixel（x,y）;
x++;
if（d<0）{
y++;
d+=UpIncre;
}
elsed+=DownIncre;
}
}
3.3运行结果
3.4运行结果分析
DDA算法基本上没有什么问题，Mid_Bresenham算法在网格尺寸比较大时误差较大，通过改变网格尺寸大小即能较为精确地描绘出所绘直线。
总之在误差允许的范围类，实验结果令人满意。
4思考题（可选）
如何测试比较算法的性能？
⏹提示1：
因为绘制1条直线时间很短，所以需要绘制大量直线才能比较它们之间的性能；
⏹提示2:
drawpixel需要耗费时间，但它的时间性能和直线绘制算法无关，因此在比较不同算法性能时，应该屏蔽它的影响，如何屏蔽？
5实验心得
通过此次实验，我对典型的直线绘制算法DDA算法、Bresenham中点算法有了进一步的了解与掌握。
由于第一次做图形学的相关实验，陌生感还是有的，对平台也不太掌握，所以一开始很难入门，但在老师的帮助和同学的相互讨论下，结果还是可观的。
两个基本算法都得以实现。
希望随着学习的加深，后续的实验能够做的更好。
实验2多边形扫描转换算法
1实验目的和要求
理解多边形扫描转换的原理；掌握典型多边形扫描转换算法；掌握步处理、分析实验数据的能力；
编程实现基本X-扫描线转换算法（必做）；
编程实现有效边表转换算法（选做）。
2实验环境和工具
本试验提供自带实验平台
开发环境：
VisualC++6.0
本实验提供名为Polygon_Conversion的平台，该平台提供基本绘制、设置、输入功能，学生在此基础上实现X-扫描线算法和有效边表转换算法。
多边形输入：
⏹用户按【功能】【输入多边形……】菜单开始输入多边形；
⏹单击鼠标左键输入多边形顶点；
⏹点击鼠标右键结束多边形输入，并将最后一个顶点和第一个顶点进行连接；
●参数设置：
⏹用户按“【功能】【设置……】”启动设置对话框
⏹设置内容：
◆填充色
◆是否填充多边形
◆选择转换算法
⏹实现扫描转换算法
◆X-扫描线转换算法：
voidCPolygon_ConversionView:
:
X_Scan_Line_Conersion
（intVertices[][2],intVertexNum）
◆有效边表转换算法：
voidCPolygon_ConversionView:
:
Active_Edge_Table_Conersion
（intVertices[][2],intVertexNum）
3实验结果
3.1程序流程图
X-扫描线转换算法：
开始
（若构点小于3个→结束）
↓
确定多边形所占有的最大扫描线，
得到多边形顶点的最小和最大y值（ymin和ymax）
↓
从ys=ymin开始扫描，且计算每条边的方程式
↓↓←←
记录ys与多边形各边交点↑
↓
（判断并取舍交点：
顶点的两条边的另外两个端点的y1,y2的值比ys大的个数为0,1,2,
则取交点对应个数为0,1,2;）
↓
取完交点横坐标后排序交点横坐标x数组，
并配对（1，2）（3，4）…↑↑
↓
填充配对区间
↓
若扫描线ys<=ymax→→↑
（结束）
3.2程序代码
voidCPolygon_ConversionView:
:
X_Scan_Line_Conersion（intVertices[][2],intVertexNum）
{
intymin,ymax,x[10],i,j,n=0,x1,x2,y1,y2,x0,ys;
ymax=0xffffffff;
ymin=0x7fffffff;
if（VertexNum<=3）
return;
for（i=0;i{
if（Vertices[i][1]ymin=Vertices[i][1];
if（Vertices[i][1]>ymax）
ymax=Vertices[i][1];
}
for（ys=ymin;ys<=ymax;ys++）
{
n=0;
for（j=0;j{
x1=Vertices[j][0];
y1=Vertices[j][1];
x2=Vertices[（j+1）%VertexNum][0];
y2=Vertices[（j+1）%VertexNum][1];
if（y1==y2）
{
continue;
}
if（ysmax（y1,y2））
continue;
x0=int（（ys-y1）*（x2-x1）/（y2-y1）+x1+0.5）;
if（ys==y1）
continue;
if（ys==y2）
{
inttmp=0;
if（y1>ys）
++tmp;
if（Vertices[（j+2）%VertexNum][1]>ys）
++tmp;
if（tmp%2==0）
continue;
}
x[n]=x0;
n++;
}
sort（x,x+n）;//排序
for（i=0;i{
for（j=x[i];j<=x[i+1];++j）
DrawPixel（j,ys）;
}
}
return;
}
3.3运行结果
3.4运行结果分析
X扫描线算法填充算法中比较简单的算法。
它通过求交、排序、交点配对、区间填色的过程一次处理每一条扫描线。
而且对于端点独立进行判断（当做一个或者两个），很好的实现了填充效果。
4思考题（可选）
5实验心得
通过此次实验，我对X-扫描线转换算法和有效边表转换算法都有了一定的了解，并能在指导下完成相应的函数的编写。
另一方面，我的数据分析和处理能力也得到了一定的提升。
正可谓收获匪浅。
实验3BSpline曲线绘制
1实验目的和要求
●理解掌握自由曲线生成的基本原理和方法；编程实现三次B样条曲线：
●均匀周期性B样条曲线
●开放均匀B样条曲线
2实验环境和工具
本试验提供自带实验平台
●开发环境：
VisualC++6.0
●实验平台：
Polygon_Conversion（自制平台）
3实验结果
3.1程序流程图
1）基函数的生成：
floatCFreeform_CurveView:
:
BKM（floatt,intk,intm,floatnodes[]）
{
floatvalue;
if（m==1）
{
if（t>=nodes[k]&&tvalue=1;
else
value=0;
}
elseif（m>1）
{
value=（Divide（（t-nodes[k]）,（nodes[k+m-1]-nodes[k]））*BKM（t,k,m-1,nodes）+
Divide（（nodes[k+m]-t）,（nodes[k+m]-nodes[k+1]））*BKM（t,k+1,m-1,nodes））;
}
returnvalue;
}
2）生成曲线的节点矢量：
boolCFreeform_CurveView:
:
Create_Nodes_Vector（intn,
intm,
intSplineType,
floatnodes[]）
{
switch（SplineType）{
case0:
//均匀B样条曲线
{
//添加代码......................................
for（inti=0;i<=n+m;i++）
nodes[i]=i;
break;
}
case1:
//开放均匀B样条曲线
{
//添加代码.....................................
inti=0;
for（;inodes[i]=0;
for（;i<=n;i++）
nodes[i]=i-m+1;
for（;i<=n+3;i++）
nodes[i]=n-m+2;
break;
}
default:
returnfalse;
}
returntrue;
}
3.3运行结果
3.4运行结果分析
这次试验是照着书上的生成曲线的公式编写的，分别绘制出均匀B样条曲线和开放均匀B样条曲线，实现难度不大。
从曲线可以看出，两个曲线都很好的拟合了选择的点，均匀B样条曲线似乎效果更佳。
4实验心得
通过此次实验，我对基本曲线生成算法有了一定的掌握。
由于其本身就很掌握，所以实现起来困难重重。
可能是对三次B样条曲线的理解还不够透彻，希望今后的学习能够让我对其有进一步的了解与把握。
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