计算机图形学实验zbuffer算法.docx
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计算机图形学实验zbuffer算法
计算机图形学实验z-buffer算法
实验六9-7
一、实验题目
z-buffer算法的代表性案例是绘制三个相互交叉的红绿蓝条，如图9-85所示，请使用MFC编程实现。
二、实验思想
Z-Buffer算法建立两个缓冲器：
深度缓冲器，用以存储图像空间中每一像素相应的深度值，初始化为最大深度值（zs坐标）。
帧缓冲器，用以存储图像空间中的每个像素的颜色，初始化为屏幕的背景色。
1帧缓冲器初始值置为背景色。
2确定深度缓冲器的宽度、高度和初始深度。
一般将初始深度置为最大深度值。
3对于多边形表面中的每一像素（xs,ys），计算其深度值zs（xs,ys）。
4将zs（xs,ys）与存储在z缓冲器中该位置的深度值zBuffer（xs,ys）进行比较。
5如果zs（xs,ys）≤zBuffer（xs,ys），则将此像素的颜色写入帧缓冲器，且用z（xs,ys）重置zbuffer（xs,ys）。
三、实验代码
CZBuffer:
:
~CZBuffer（）
{
delete[]P;
}
voidCZBuffer:
:
SetPoint（CPi3p[],intm）
{
P=newCPi3[m];
for（inti=0;i{
P[i]=p[i];
}
PNum=m;
}
voidCZBuffer:
:
CreateBucket（）//创建桶表
{
intyMin,yMax;
yMin=yMax=P[0].y;
for（inti=0;i{
if（P[i].y{
yMin=P[i].y;//扫描线的最小值
}
if（P[i].y>yMax）
{
yMax=P[i].y;//扫描线的最大值
}
}
for（inty=yMin;y<=yMax;y++）
{
if（yMin==y）//建立桶头结点
{
HeadB=newCBucket;//建立桶的头结点
CurrentB=HeadB;//CurrentB为CBucket当前结点指针
CurrentB->ScanLine=yMin;
CurrentB->pET=NULL;//没有连接边链表
CurrentB->next=NULL;
}
else//建立桶的其它结点
{
CurrentB->next=newCBucket;
CurrentB=CurrentB->next;
CurrentB->ScanLine=y;
CurrentB->pET=NULL;
CurrentB->next=NULL;
}
}
}
voidCZBuffer:
:
CreateEdge（）//创建边表
{
for（inti=0;i{
CurrentB=HeadB;
intj=（i+1）%PNum;//边的第二个顶点，P[i]和P[j]构成边
if（P[i].y{
Edge=newCAET;
Edge->x=P[i].x;//计算ET表的值
Edge->yMax=P[j].y;
Edge->k=（P[j].x-P[i].x）/（P[j].y-P[i].y）;//代表1/k
Edge->pb=P[i];//绑定顶点和颜色
Edge->pe=P[j];
Edge->next=NULL;
while（CurrentB->ScanLine!
=P[i].y）//在桶内寻找该边的yMin
{
CurrentB=CurrentB->next;//移到yMin所在的桶结点
}
}
if（P[j].y{
Edge=newCAET;
Edge->x=P[j].x;
Edge->yMax=P[i].y;
Edge->k=（P[i].x-P[j].x）/（P[i].y-P[j].y）;
Edge->pb=P[i];
Edge->pe=P[j];
Edge->next=NULL;
while（CurrentB->ScanLine!
=P[j].y）
{
CurrentB=CurrentB->next;
}
}
if（int（P[j].y）!
=P[i].y）
{
CurrentE=CurrentB->pET;
if（CurrentE==NULL）
{
CurrentE=Edge;
CurrentB->pET=CurrentE;
}
else
{
while（CurrentE->next!
=NULL）
{
CurrentE=CurrentE->next;
}
CurrentE->next=Edge;
}
}
}
}
voidCZBuffer:
:
Gouraud（CDC*pDC）//填充多边形
{
doubleCurDeep=0.0;//当前扫描线的深度
doubleDeepStep=0.0;//当前扫描线随着x增长的深度步长
doubleA,B,C,D;//平面方程Ax+By+Cz＋D=0的系数
CVectorV21（P[1],P[2]）,V10（P[0],P[1]）;
CVectorVN=V21*V10;
A=VN.X（）;B=VN.Y（）;C=VN.Z（）;
D=-A*P[1].x-B*P[1].y-C*P[1].z;
DeepStep=-A/C;//计算直线deep增量步长
CAET*T1,*T2;
HeadE=NULL;
for（CurrentB=HeadB;CurrentB!
=NULL;CurrentB=CurrentB->next）
{
for（CurrentE=CurrentB->pET;CurrentE!
=NULL;CurrentE=CurrentE->next）
{
Edge=newCAET;
Edge->x=CurrentE->x;
Edge->yMax=CurrentE->yMax;
Edge->k=CurrentE->k;
Edge->pb=CurrentE->pb;
Edge->pe=CurrentE->pe;
Edge->next=NULL;
AddEt（Edge）;
}
EtOrder（）;
T1=HeadE;
if（T1==NULL）
{
return;
}
while（CurrentB->ScanLine>=T1->yMax）//下闭上开
{
T1=T1->next;
HeadE=T1;
if（HeadE==NULL）
return;
}
if（T1->next!
=NULL）
{
T2=T1;
T1=T2->next;
}
while（T1!
=NULL）
{
if（CurrentB->ScanLine>=T1->yMax）//下闭上开
{
T2->next=T1->next;
T1=T2->next;
}
else
{
T2=T1;
T1=T2->next;
}
}
CRGBCa,Cb,Cf;//Ca、Cb代边上任意点的颜色，Cf代表面上任意点的颜色
Ca=Interpolation（CurrentB->ScanLine,HeadE->pb.y,HeadE->pe.y,HeadE->pb.c,HeadE->pe.c）;
Cb=Interpolation（CurrentB->ScanLine,HeadE->next->pb.y,HeadE->next->pe.y,HeadE->next->pb.c,HeadE->next->pe.c）;
BOOLFlag=FALSE;
doublexb,xe;//扫描线的起点和终点坐标
for（T1=HeadE;T1!
=NULL;T1=T1->next）
{
if（Flag==FALSE）
{
xb=T1->x;
CurDeep=-（xb*A+CurrentB->ScanLine*B+D）/C;//z=-（Ax+By-D）/C
Flag=TRUE;
}
else
{
xe=T1->x;
for（doublex=xb;x{
Cf=Interpolation（x,xb,xe,Ca,Cb）;
if（CurDeep>=ZB[ROUND（x）+Width/2][CurrentB->ScanLine+Height/2]）//如果新采样点的深度大于原采样点的深度
{
ZB[ROUND（x）+Width/2][CurrentB->ScanLine+Height/2]=CurDeep;//xy坐标与数组下标保持一致
pDC->SetPixel（ROUND（x）,CurrentB->ScanLine,RGB（Cf.red*255,Cf.green*255,Cf.blue*255））;
}
CurDeep+=DeepStep;
}
Flag=FALSE;
}
}
for（T1=HeadE;T1!
=NULL;T1=T1->next）//边的连续性
{
T1->x=T1->x+T1->k;
}
}
deleteHeadB;
deleteHeadE;
deleteCurrentE;
deleteCurrentB;
deleteEdge;
}
voidCZBuffer:
:
AddEt（CAET*NewEdge）//合并ET表
{
CAET*CE;
CE=HeadE;
if（CE==NULL）
{
HeadE=NewEdge;
CE=HeadE;
}
else
{
while（CE->next!
=NULL）
{
CE=CE->next;
}
CE->next=NewEdge;
}
}
voidCZBuffer:
:
EtOrder（）//边表的冒泡排序算法
{
CAET*T1,*T2;
intCount=1;
T1=HeadE;
if（T1==NULL）
{
return;
}
if（T1->next==NULL）//如果该ET表没有再连ET表
{
return;//桶结点只有一条边，不需要排序
}
while（T1->next!
=NULL）//统计结点的个数
{
Count++;
T1=T1->next;
}
for（inti=1;i{
T1=HeadE;
if（T1->x>T1->next->x）//按x由小到大排序
{
T2=T1->next;
T1->next=T1->next->next;
T2->next=T1;
HeadE=T2;
}
else
{
if（T1->x==T1->next->x）
{
if（T1->k>T1->next->k）//按斜率由小到大排序
{
T2=T1->next;
T1->next=T1->next->next;
T2->next=T1;
HeadE=T2;
}
}
}
T1=HeadE;
while（T1->next->next!
=NULL）
{
T2=T1;
T1=T1->next;
if（T1->x>T1->next->x）//按x由小到大排序
{
T2->next=T1->next;
T1->next=T1->next->next;
T2->next->next=T1;
T1=T2->next;
}
else
{
if（T1->x==T1->next->x）
{
if（T1->k>T1->next->k）//按斜率由小到大排序
{
T2->next=T1->next;
T1->next=T1->next->next;
T2->next->next=T1;
T1=T2->next;
}
}
}
}
}
}
CRGBCZBuffer:
:
Interpolation（doublet,doublet1,doublet2,CRGBc1,CRGBc2）//线性插值
{
CRGBc;
c=（t-t2）/（t1-t2）*c1+（t-t1）/（t2-t1）*c2;
returnc;
}
voidCZBuffer:
:
InitDeepBuffer（intwidth,intheight,doubledepth）//初始化深度缓冲
{
Width=width,Height=height;
ZB=newdouble*[Width];
for（inti=0;iZB[i]=newdouble[Height];
for（i=0;ifor（intj=0;jZB[i][j]=double（depth）;
}
四、程序结果截图
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