《计算机图形学》实验指导书Word格式文档下载.docx
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实验七画图软件的编制31
实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法
【实验目的】
1、掌握直线的多种生成算法；
2、掌握二维图形显示原理。
【实验环境】
VC++6.0/BC
【实验性质及学时】
验证性实验，2学时，必做实验
【实验内容】
利用任意的一个实验环境，编制源程序，分别实现直线的三种生成算法，即数字微分法（DDA）、中点画线法以及Bresenham画线算法。
【实验原理】
1、数字微分法（DigitalDifferentialAnalyzer，DDA）
算法思想：
基于直线的微分方程来生成直线。
ε=1/max（|△x|,|△y|）
max（|△x|,|△y|）=|△x|，即|k|≤1的情况：
max（|△x|,|△y|）=|△y|，此时|k|≥1：
2、中点画线法
每次在最大位移方向上走一步，另一方向是否走步取决于误差项的判断。
3、Bresenham画线算法
其基本思想同中点算法一样，即每次在最大位移方向上走一步，而另
一个方向是否走步取决于误差项的判断。
【实验要求】
1．上交源程序；
2．上交实验报告，实验报告内容如下：
（1）实验名称
（2）实验目的
（3）算法实现的设计方法及程序流程图
（4）程序结果分析
【分析与思考】
（1）上述所阐述的三个算法，其基本算法只能适用于直线的斜率（|K|<
=1）的情形，如何将上述算法进行推广，使其能够处理任意斜率的直线？
（2）计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里，与我们平时的习惯有什么差异，如何协调二者？
实验二实现Bezier曲线
1、掌握Bezier曲线的定义；
2、能编程实现N次Bezier曲线的绘制与显示。
VC++6.0/TurboC
验证性实验，2学时，必做实验
编程实现N次Brezier曲线的绘制。
Bezier曲线的定义：
P（t）=
t∈[0,1]
=
tk（1-t）n-k=Ckntk（1-t）n-k
k=0,1,2,3,……,n
（1）实验名称
（2）实验目的
（3）算法实现的设计方法及程序流程图
（4）程序结果分析
实验三实现B样条曲线
1、掌握B样条曲线的定义；
2、能编程实现B样条曲线的绘制与显示。
验证性实验，2学时，选做实验
编程实现B样条曲线的绘制和显示。
B样条曲线的定义：
C（u）=
是调和函数，也称为基函数，按照递归公式可以定义为：
=1若ti≤u≤ti+1
0其他
+
（tk≤u≤tn+1）
实验四实现多边形填充的边界标志算法
1、掌握多边形填充的基本原理；
2、掌握边界标志算法来实现多边形填充的思想。
2学时，选做实验
编制程序，完成一个多边形区域的填充过程，能够完整的展示边界标志算法填充的全过程。
边界标志算法填充算法的伪程序如下：
#defineFALSE0
edge_mark_fill（polydef,color）
多边形定义polydef;
intcolor;
{
对多边形polydef每条边进行直线扫描转换；
inside=FALSE;
for（每条与多边形polydef相交的扫描线y）
for（扫描线上每个像素x）
{
if（像素x被打上边标志）
inside=！
（inside）；
if（inside！
=FALSE）
drawpixel（x，y，color）；
else
drawpixel（x，y，background）；
}
实验五实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法
1、掌握多边形裁剪的基本原理；
2、掌握Cohen-Sutherland算法来实现多边形裁减的思想。
验证性实验，2学时，选做实验
编制程序，利用Cohen-Sutherland算法完成一个多边形的裁减过程。
1．算法基本思想
对每条直线段p1（x1,y1）p2（x2,y2）分三种情况处理：
（1）直线段完全可见，“简取”之。
（2）直线段完全不可见，“简弃”之。
（3）直线段既不满足“简取”的条件，也不满足“简弃”的条件，需要对直线段按交点进行分段，分段后重复上述处理。
2．算法步骤
（1）编码
对于任一端点（x,y），赋予一个4位的二进制码D3D2D1D0。
编码规则如下：
若x<
wxl，则D0=1，否则D0=0；
若x>
wxr，则D1=1，否则D1=0；
若y<
wyb，则D2=1，否则D2=0；
若y>
wyt，则D3=1，否则D3=0。
（2）裁剪
先求出端点p1和p2的编码code1和code2，然后：
若code1|code2=0，对直线段应简取之。
若code1&
code2≠0，对直线段可简弃之。
若上述两条件均不成立。
则需求出直线段与窗口边界的交点。
在交点处把线段一分为二，其中必有一段完全在窗口外，可以弃之。
再对另一段重复进行上述处理，直到该线段完全被舍弃或者找到位于窗口内的一段线段为止。
（3）求交
假定直线的端点坐标为（x1,y1）和（x2,y2）左、右边界交点的计算上、下边界交点的计算。
3．算法实现
（1）输入直线段的两端点坐标：
p1（x1,y1）、p2（x2,y2），以及窗口的四条边界坐标：
wyt、wyb、wxl和wxr。
（2）对p1、p2进行编码：
点p1的编码为code1，点p2的编码为code2。
（3）若code1|code2=0，对直线段应简取之，转（6）；
否则，若code1&
code2≠0，对直线段可简弃之，转（7）；
当上述两条均不满足时，进行步骤（4）。
（4）确保p1在窗口外部：
若p1在窗口内，则交换p1和p2的坐标值和编码。
（5）按左、右、上、下的顺序求出直线段与窗口边界的交点，并用该交点的坐标值替换p1的坐标值。
也即在交点s处把线段一分为二，并去掉p1s这一段。
考虑到p1是窗口外的一点，因此可以去掉p1s。
转
（2）。
（6）用直线扫描转换算法画出当前的直线段p1p2。
（7）算法结束。
实验六二维图形的基本几何变换
1、掌握二维图形基本的几何变换原理及变换矩阵；
2、掌握矩阵运算的程序设计。
实现二维图形的基本变换，包括平移、旋转、比例、对称变换。
二维图形齐次坐标变换矩阵一般表达式：
T2D=
这3×
3矩阵中各个元素功能一共可以分成四块，即：
其中
是对图形进行缩放、旋转、对称、错切等变换；
[cf]是对图形进行平移；
对图形作投影变换；
g的作用是在x轴的1/g处产生一个灭点，h的作用是在y轴的1/h处产生一个灭点；
[i]是对整体图形作伸缩变换。
实验七画图软件的编制
1、综合应用计算机图形学的基本知识和原理；
2、初步掌握利用高级语言来开发设计图形软件的能力。
综合性实验，4学时，必做实验
编制程序，完成一个小型的图形处理软件。
该软件能够生成基本的图形元素，能够实现简单的区域填充，以及做一些简易的图形变换。
要求界面友好，功能完善，操作简便。
综合计算机图形学各种基本图形的生成算法，以及各种填充算法和二维图形变换的基本原理，来开发设计该软件。
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