多边型绘图.docx
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多边型绘图
第六章多邊型繪圖
作者:
南台科技大學電子系黎靖
1.座標系統：
2.繪製立體圖
//viewing.cpp:
viewing
#include"Marco_Lee.h"
#include"Graph_Lee.h"
Point3Viewing（Point3）;
voidCoeff（float,float,float）;
floatv11,v12,v13,v21,v22,v23,v32,v33,v43;
voidmain（）
{
Point3P[]={
{100,80,50,0},{100,0,50,1},{100,0,0,1},{100,80,0,1},
{0,80,0,1},{0,80,50,1},{100,80,50,1},{100,80,0,1},
{100,0,50,0},{0,0,50,1},{0,0,0,1},{100,0,0,1},
{0,0,50,0},{0,80,50,1},{0,0,0,0},{0,80,0,1},
{100,0,50,0},{100,40,80,1},{100,80,50,1},{0,0,50,0},
{0,40,80,1},{0,80,50,1},{100,40,80,0},{0,40,80,1},
{100,50,72,0},{100,50,90,1},{100,65,90,1},{100,65,61,1},
{80,65,61,1},{80,65,90,1},{80,50,90,1},{100,50,90,1},
{100,65,90,0},{80,65,90,1},{80,50,90,0},{80,50,72,1},
{80,65,61,1},{100,50,72,0},{80,50,72,1},{0,0,0,-999}};
Point3p1,p2;
floatrho=500,theta=50,phi=70;
setWorkSpace（-100,-100,100,100）;//x1,y1,x2,y2
setViewSpace（1,1,9,7）;
Coeff（rho,theta,phi）;
setWindow（）;
for（intk=0;P[k].connect!
=-999;k++）
{
p2=Viewing（P[k]）;
if（0!
=P[k].connect）DrawLine（p1,p2,0,black）;
p1=p2;
}
viewWindow（）;closeWindow（）;
}
voidCoeff（floatrho,floattheta,floatphi）//p.127
{
doublecosth,sinth,cosph,sinph;
costh=COS（theta）;sinth=SIN（theta）;
cosph=COS（phi）;sinph=SIN（phi）;
//ElementsofmatrixV,seeEq.（4-9）:
v11=-sinth;v12=-cosph*costh;v13=-sinph*costh;
v21=costh;v22=-cosph*sinth;v23=-sinph*sinth;
v32=sinph;v33=-cosph;
v43=rho;
}
/******************************************************************/
Point3Viewing（Point3P）//p.127
{
Point3T;
//Eyecoordinates,computedasinEq.（4-2）:
T.x=v11*P.x+v21*P.y;
T.y=v12*P.x+v22*P.y+v32*P.z;
T.z=v13*P.x+v23*P.y+v33*P.z+v43;
returnT;
}
3.加入視角的考慮
//perspective.cpp:
#include"Marco_Lee.h"
#include"Graph_Lee.h"
Point3Perspective（Point3）;
voidCoeff（float,float,float）;
floatv11,v12,v13,v21,v22,v23,v32,v33,v43;
floatscreen_dist=200,c1=50,c2=-10;
voidmain（）
{
Point3P[]={
{100,80,50,0},{100,0,50,1},{100,0,0,1},{100,80,0,1},
{0,80,0,1},{0,80,50,1},{100,80,50,1},{100,80,0,1},
{100,0,50,0},{0,0,50,1},{0,0,0,1},{100,0,0,1},
{0,0,50,0},{0,80,50,1},{0,0,0,0},{0,80,0,1},
{100,0,50,0},{100,40,80,1},{100,80,50,1},{0,0,50,0},
{0,40,80,1},{0,80,50,1},{100,40,80,0},{0,40,80,1},
{100,50,72,0},{100,50,90,1},{100,65,90,1},{100,65,61,1},
{80,65,61,1},{80,65,90,1},{80,50,90,1},{100,50,90,1},
{100,65,90,0},{80,65,90,1},{80,50,90,0},{80,50,72,1},
{80,65,61,1},{100,50,72,0},{80,50,72,1},{0,0,0,-999}};
Point3p1,p2;
floatrho=300,theta=50,phi=70;
setWorkSpace（-100,-100,100,100）;//x1,y1,x2,y2
setViewSpace（1,1,9,7）;
Coeff（rho,theta,phi）;
setWindow（）;
for（intk=0;P[k].connect!
=-999;k++）
{
p2=Perspective（P[k]）;
if（0!
=P[k].connect）DrawLine（p1,p2,0,black）;
p1=p2;
}
viewWindow（）;closeWindow（）;
}
voidCoeff（floatrho,floattheta,floatphi）//p.127
{
doublecosth,sinth,cosph,sinph;
costh=COS（theta）;sinth=SIN（theta）;
cosph=COS（phi）;sinph=SIN（phi）;
//ElementsofmatrixV,seeEq.（4-9）:
v11=-sinth;v12=-cosph*costh;v13=-sinph*costh;
v21=costh;v22=-cosph*sinth;v23=-sinph*sinth;
v32=sinph;v33=-cosph;
v43=rho;
}
/******************************************************************/
Point3Perspective（Point3P）//p.127
{
Point3T,Pe;
//Eyecoordinates,computedasinEq.（4-2）:
T.x=v11*P.x+v21*P.y;
T.y=v12*P.x+v22*P.y+v32*P.z;
T.z=v13*P.x+v23*P.y+v33*P.z+v43;
//Screencoordinates,computedasinEqs.（4-12）and（4.13）
Pe.x=screen_dist*T.x/T.z+c1;
Pe.y=screen_dist*T.y/T.z+c2;
returnPe;
}
screen_dist=500,c1=50,c2=-10;rho=400,theta=50,phi=70;
4.隱藏線處理（simple）
//common.h
#include
#include
#include
#include
#include"d_draw.h"//openWindow（）;viewWindow（）;closeWindow（）;
#include"d_linesh.h"//lineShapeclass
#defineMAX（x,y）（（x）>（y）?
（x）:
（y））
#defineMIN（x,y）（（x）<（y）?
（x）:
（y））
#defineMAX3（x,y,z）（（x）>（y）?
MAX（（x）,（z））:
MAX（（y）,（z）））
#defineMIN3（x,y,z）（（x）<（y）?
MIN（（x）,（z））:
MIN（（y）,（z）））
#defineSWAP（aux,a,b）{（aux）=（a）;（a）=（b）;（b）=（aux）;}
#defineSWAP3（aux,a,b,c）{（aux）=（a）;（a）=（b）;（b）=（c）;（c）=（aux）;}
#defineSIGN（x）（（x）>eps?
1:
（x）-1:
0）
#defineRD（0.0174533）//RD=3.14159/180
#defineBIG1.e30
typedefintINDEX;
typedeffloatCOEF;
typedeffloatDEGREE;
structPOSI{floatx,y,z;};
structWorkSpace{floatx1,y1,x2,y2;}WS;
structViewSpace{floatx1,y1,x2,y2;}VS;
POSIViewing（POSIP）;
voidCoeff（）;
DEGREErho,theta,phi;
COEFv11,v12,v13,v21,v22,v23,v32,v33,v43;
/******************************************************************/
voidCoeff（）//p.127
{
doubleth,ph,costh,sinth,cosph,sinph;
//anglesinradians:
th=theta*RD;ph=phi*RD;
costh=cos（th）;sinth=sin（th）;
cosph=cos（ph）;sinph=sin（ph）;
//ElementsofmatrixV,seeEq.（4-9）:
v11=-sinth;v12=-cosph*costh;v13=-sinph*costh;
v21=costh;v22=-cosph*sinth;v23=-sinph*sinth;
v32=sinph;v33=-cosph;
v43=rho;
}
/******************************************************************/
POSIViewing（POSIP）//p.127
{
POSIT;
//Eyecoordinates,computedasinEq.（4-2）:
T.x=v11*P.x+v21*P.y;
T.y=v12*P.x+v22*P.y+v32*P.z;
T.z=v13*P.x+v23*P.y+v33*P.z+v43;
returnT;
}
//Hidlin1.cpp:
Asimpleprogramforhidden-lineelimination
//TheoutputofthisprogramisthefileA.SCRATCH,
//whichistobereadbyGENPLOT.
#include"common.h"
#definenvertex200//Maxnoofvertices
#definentriangle200//Maxnoof（nobackface）trianglestobestored
structTria{intA,B,C;floata,b,c,h;};
voidReadData（）;
voidskipf（）;
intreflo（float*px）;
intreint（int*pi）;
voiderror（char*str）;
voidlinesegment（POSI,POSI,int）;
intntr=0;
floateps=1e-5,meps=-1e-5,oneminus=1-1.e-5,oneplus=1+1.e-5;
POSIVx[nvertex];
TriaTRI[ntriangle];
FILE*fin,*fout;
/******************************************************************/
voidmain（）
{
inti,j;
fin=fopen（"a.dat","r"）;
fout=fopen（"a.scratch","w"）;
if（fout==NULL）error（"filea.scratchcannotbeopened"）;
ReadData（）;
while（skipf（）,fscanf（fin,"%d%d",&i,&j））
{
linesegment（Vx[i],Vx[j],0）;
}
fclose（fout）;
}
voidReadData（）
{
inti;floatr;
POSIOr,P,A,B,C;Triat;charch;
fscanf（fin,"%f%f%f",&（Or.x）,&（Or.y）,&（Or.z））;
skipf（）;
fscanf（fin,"%f%f%f",&rho,&theta,&phi）;
Coeff（）;
while（skipf（）,ch=getc（fin）,ch!
='#'）
{
ungetc（ch,fin）;
fscanf（fin,"%d%f%f%f",&i,&（P.x）,&（P.y）,&（P.z））;
if（i<0||i>=nvertex）error（"illegalvertexnumber"）;
P.x-=Or.x;P.y-=Or.y;P.z-=Or.z;
Vx[i]=Viewing（P）;
if（Vx[i].z<=eps）
{
printf（"Objectpoint0andvertex%dlieon",i）;
error（"differentsidesofviewpointE."）;
}
}
while（skipf（）,ch=getc（fin）,ch!
='#'）
{
ungetc（ch,fin）;
fscanf（fin,"%d%d%d",&（t.A）,&（t.B）,&（t.C））;
A=Vx[t.A];B=Vx[t.B];C=Vx[t.C];
t.a=A.y*（B.z-C.z）-B.y*（A.z-C.z）+C.y*（A.z-B.z）;
t.b=-（A.x*（B.z-C.z）-B.x*（A.z-C.z）+C.x*（A.z-B.z））;
t.c=A.x*（B.y-C.y）-B.x*（A.y-C.y）+C.x*（A.y-B.y）;
t.h=A.x*（B.y*C.z-C.y*B.z）-B.x*（A.y*C.z-C.y*A.z）+
C.x*（A.y*B.z-B.y*A.z）;
if（t.h>0）
{
if（ntr==ntriangle）error（"Toomanytriangles"）;
r=sqrt（t.a*t.a+t.b*t.b+t.c*t.c）;
t.a/=r;t.b/=r;t.c/=r;t.h/=r;
TRI[ntr++]=t;
}
}
}
voidskipf（）{while（getc（fin）!
='\n'）;}
voiderror（char*str）{printf（"%s\n",str）;exit
（1）;}
voidlinesegment（POSIP,POSIQ,intk0）
{
//linesegmentPQistobedrawn,asfarasitisnothiddenbythe
//trianglestrset[k0]totrset[ntrset-1].
boolworktodo=1,Pbeyond,Qbeyond,outside,
Poutside,Qoutside;
POSIA,B,C,T;
intk=k0,ia,ib,ic,i,sum;
floata,b,c,h,hP,hQ,r1,r2,r3,dA,dB,dC,labmin,labmax,
lab,mu,xmin,ymin,zmin,xmax,ymax,zmax,c1,c2,c3,
k1,k2,k3,denom1,denom2,Cpos,Ppos,Qpos,aux,eps1;
while（k{
a=TRI[k].a;b=TRI[k].b;c=TRI[k].c;h=TRI[k].h;
eps1=eps+eps*h;
//Test1:
hP=a*P.x+b*P.y+c*P.z;hQ=a*Q.x+b*Q.y+c*Q.z;
if（hP<=h+eps1&&hQ<=h+eps1）//PQnotbehindABC
{k++;continue;}
//Test2:
k1=P.y*Q.z-Q.y*P.z;k2=P.z*Q.x-Q.z*P.x;
k3=P.x*Q.y-Q.x*P.y;
ia=TRI[k].A;ib=TRI[k].B;ic=TRI[k].C;
A=Vx[ia];B=Vx[ib];C=Vx[ic];
dA=k1*A.x+k2*A.y+k3*A.z;dB=k1*B.x+k2*B.y+k3*B.z;
dC=k1*C.x+k2*C.y+k3*C.z;
//IfdA,dB,dChavethesamesign,theverticesA,B,C
//lieatthesamesideofplaneEPQ.
sum=SIGN（dA）+SIGN（dB）+SIGN（dC）;
if（abs（sum）>=2）{k++;continue;}
//Ifthistestsucceeds,the（infinite）linePQliesoutside
//pyramidEABC（orthelineandthepyramidhaveatmostone
//pointincommon）.Ifthetestfails,thereisapointof
//intersection.
//Test3:
Poutside=Qoutside=0;labmin=1.;labmax=0.;
for（i=0;i<3;i++）
{
c1=A.y*B.z-B.y*A.z;c2=A.z*B.x-B.z*A.x;
c3=A.x*B.y-B.x*A.y;
//c1x+c2y+c3z=0isplaneEAB
Cpos=c1*C.x+c2*C.y+c3*C.z;
Ppos=c1*P.x+c2*P.y+c3*P.z;
Qpos=c1*Q.x+c2*Q.y+c3*Q.z;
denom1=Qpos-Ppos;
if（Cpos>eps）
{
Pbeyond=Pposoutside=（Pbeyond&&Qpos<=eps）||
（Qbeyond&&Ppos<=eps）;
}
elseif（Cpos{
Pb
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