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

中南大学信息科学与工程学院

实验报告

实验名称

实验地点科技楼四楼

实验日期2014年6月

指导教师

学生班级

学生姓名

学生学号

提交日期2014年6月

实验一Window图形编程基础

1、实验类型：

验证型实验

2、实验目的

1、熟练使用实验主要开发平台；

2、掌握如何在编译平台下编辑、编译、连接和运行一个简单的Windows图形应用程序；

3、掌握Window图形编程的基本方法；

4、学会使用基本绘图函数和WindowGDI对象；

3、实验内容

创建基于MFC的SingleDocument应用程序（Win32应用程序也可，同学们可根据自己的喜好决定），程序可以实现以下要求：

1、用户可以通过菜单选择绘图颜色；

2、用户点击菜单选择绘图形状时，能在视图中绘制指定形状的图形；

4、实验要求与指导

1、建立名为“颜色”的菜单，该菜单下有四个菜单项：

红、绿、蓝、黄。

用户通过点击不同的菜单项，可以选择不同的颜色进行绘图。

2、建立名为“绘图”的菜单，该菜单下有三个菜单项：

直线、曲线、矩形

其中“曲线”项有级联菜单，包括：

圆、椭圆。

3、用户通过点击“绘图”中不同的菜单项，弹出对话框，让用户输入绘图位置，在指定位置进行绘图。

5、实验结果：

六、实验主要代码

1、画直线：

CClientDC*m_pDC;再在OnDraw函数里给变量初始化

m_pDC=newCClientDC（this）;

在OnDraw函数中添加：

m_pDC=newCClientDC（this）;

m_pDC->MoveTo（10,10）;

m_pDC->LineTo（100,100）;

m_pDC->SetPixel（100,200,RGB（0,0,0））;

m_pDC->TextOut（100,100）;

2、画圆：

voidCMyCG:

:

LineDDA2（intxa,intya,intxb,intyb,CDC*pDC）

{

intdx=xb-xa;

intdy=yb-ya;

intSteps,k;

floatxIncrement,yIncrement;

floatx=xa,y=ya;

if（abs（dx）>abs（dy））

Steps=abs（dx）;

else

Steps=abs（dy）;

xIncrement=dx/（float）Steps;

yIncrement=dy/（float）Steps;

pDC->SetPixel（ROUND（x）,ROUND（y）,RGB（0,0,0））;

for（k=0;k

{

x+=xIncrement;

y+=yIncrement;

sleep（10）;

pDC->SetPixel（ROUND（x）,ROUND（y）,RGB（0,0,0））;

}

3、画矩形

voidCRectangleDlg:

:

OnLButtonDown（UINTnFlags,CPointpoint）

{

lButtonDownNotUp=TRUE;

RECTrect;

m_showRectangle.GetClientRect（&rect）;

if（（point.xrect.left）&&（point.yrect.top））

{

regionLeftTopTemp=point;

}

CDialog:

:

OnLButtonDown（nFlags,point）;

}

voidCRectangleDlg:

:

OnMouseMove（UINTnFlags,CPointpoint）

{

RECTrect;

m_showRectangle.GetClientRect（&rect）;

if（（<）&&（>）&&（<）&&（>））

{

if（（lButtonDownNotUp==TRUE）

{

regionRightBottomTemp=point;

CDC*pDC=m_showRectangle.GetWindowDC（）;

pDC->Rectangle（CRect（regionLeftTopTemp,regionRightBottomTemp））;

}

}

CDialog:

:

OnMouseMove（nFlags,point）;

}

voidCRectangleDlg:

:

OnLButtonUp（UINTnFlags,CPointpoint）

{

lButtonDownNotUp=FALSE;

CDialog:

:

OnLButtonUp（nFlags,point）;

}

实验二基本图形生成算法

一、实验类型：

验证型实验

二、实验目的

1、掌握DDA、Bresenham直线生成算法；

2、掌握Bresenham或中点圆生成算法；

3、掌握Bresenham或中点椭圆生成算法；

三、实验内容

1、实现DDA、Bresenham直线生成算法；

2、实现Bresenham画圆法或中点画圆法；

3、实现Bresenham或中点法椭圆生成算法；

4、利用1、2、3实现的直线、圆、椭圆图形生成函数进行图形绘制；

四、实验要求与指导

1、按照实验指导书节创建一个基于MFC的SingleDocument应用程序。

建立名为“图形绘制”的菜单，该菜单的子菜单项可根据下图进行设定，用户通过点击不同的子菜单项，可以选择不同的算法进行绘图。

2、建立一个专门用于进行图形绘制的类，比如下图所示的CMyGL类。

如无特殊说明，今后都以该类作为演示。

3、所有图形的绘制算法都必须封装在CMyGL类中，如下图。

4、在View类中实例化一个CMyGL类的对象，比如m_gl，进行绘图操作。

如下图所示：

5、用户通过点击“图形绘制”中不同的菜单项，在指定位置进行绘图。

5、实验结果：

六、实验主要代码

1、画直线：

voidCDraw:

:

DDALine（CDC*pDC,intx1,inty1,intx2,inty2,COLORREFcolor）

{

doubledx,dy,e,x,y;

dx=x2-x1;

dy=y2-y1;

e=（fabs（dx）>fabs（dy））?

fabs（dx）:

fabs（dy）;

dx/=e;

dy/=e;

x=x1;

y=y1;

for（inti=1;i<=e;i++）

{

pDC->SetPixel（（int）（x+,（int）（y+,color）;

x+=dx;

y+=dy;

}

}

2、画圆：

voidCMyCG:

:

LineDDA2（intxa,intya,intxb,intyb,CDC*pDC）

{

intdx=xb-xa;

intdy=yb-ya;

intSteps,k;

floatxIncrement,yIncrement;

floatx=xa,y=ya;

if（abs（dx）>abs（dy））

Steps=abs（dx）;

else

Steps=abs（dy）;

xIncrement=dx/（float）Steps;

yIncrement=dy/（float）Steps;

pDC->SetPixel（ROUND（x）,ROUND（y）,RGB（255,0,0））;

for（k=0;k

{

x+=xIncrement;

y+=yIncrement;

sleep（10）;

pDC->SetPixel（ROUND（x）,ROUND（y）,RGB（255,0,0））;

}

3、画椭圆

voidCDraw:

:

BresenhamEllipse（CDC*pDC,intx0,inty0,inta,intb,COLORREFcolor）

{

intx,y,p;

intaa=a*a,bb=b*b;

x=0;y=b;p=2*bb+aa*（1-2*b）;

while（bb*x<=aa*y）

{

pDC->SetPixel（x+x0,y+y0,color）;

pDC->SetPixel（-x+x0,y+y0,color）;

pDC->SetPixel（x+x0,-y+y0,color）;

pDC->SetPixel（-x+x0,-y+y0,color）;

if（p>=0）

{

p+=4*aa*（1-y）+bb*（4*x+6）;

y--;

}

else

{

p+=bb*（4*x+6）;

}

x++;

}

x=a;y=0;p=2*aa+bb*（1-2*a）;

while（bb*x>aa*y）

{

pDC->SetPixel（x+x0,y+y0,color）;

pDC->SetPixel（-x+x0,y+y0,color）;

pDC->SetPixel（x+x0,-y+y0,color）;

pDC->SetPixel（-x+x0,-y+y0,color）;

if（p>=0）

{

p+=4*bb*（1-x）+aa*（4*y+6）;

x--;

}

else

{

p+=aa*（4*y+6）;

}

y++;

}

}

实验三、OpenGL图形程序设计基础

一．实验目的

1）了解OpenGL图形库的功能和结构；

2）学习使用VisualC++开发基于控制台的图形程序；

3）学习使用VisualC++开发基于单文档（GUI界面）的图形程序。

4）学习使用OpenGL生成基本图形；

5）学习使用OpenGL实现图形变换；

二．实验内容

1）使用VisualC++建立一个Win32ConsoleApplication（控制台应用程序），定义若干点坐标，绘制点、线段、不闭合折线、闭合折线、多边形、三角形、四边形、三角扇、三角条带、四边形条带。

尝试不同尺寸的点、不同线宽的线、设置颜色等操作。

2）使用MFCAppWizard建立一个SDI程序，根据参考资料2和3中的步骤设置OpenGL图形绘制环境。

增加绘制4种基本图形（选择其中之一）。

3．实验过程：

1）建立一个控制台应用程序，在RenderScene（）函数中调用不同的系统函数分别绘制不同属性的点、线、折线、多边形、扇形等；

2）建立一个SDI程序，按照所给资料设置OpenGL图形绘制环境，并照敲老师所给实列，观看结果，查看关键代码区；

3）仿照所给列子，改写代码，绘制彩色的正方体；

三．实验结果

基本图形显示正确

基本图形截图：

三棱柱截图：

实验四、二维图形变换程序设计

一．实验目的：

1）掌握图形变换实现原理，基本几何变换，复合变换等；

2）学习使用VisualC++开发菜单，对话框等交互界面的设计；

3）学习使用MFC单文档程序，实现二维图形的基本几何变换。

二．实验内容：

使用VisualC++建立一个单文档程序，采用实验二中定义的基本图形类。

在程序中增加图形变换菜单（各基本变换对应菜单项），各图形变换的参数通过对话框提供（设计提供变换参数的对话框，如平移，旋转，比例等），实现二维图形的变换。

（提示：

在各个图形类中增加相应的成员函数实现平移；菜单选择变换弹出对应变换的参数对话框，对话框中提供参数后取出参数传递给图形对象，通过调用图形变换成员函数实现图形对象的变换）。

要求实现直线段、圆、多边形等基本图形的几何变换。

三．实验过程：

（1）.根据实验要求，新建菜单，增加二维图形变换子菜单，然后在菜单上添加平移，比例，对称，旋转以及错切选项。

（2）.对菜单中的每一项方法构造响应函数，并给几个需要弹出对话框的选项添加对话框响应函数。

（3）.在弹出的对话框输入参数，获取输入的参数，调用相应的变换函数，实现图形的变换。

四．实验结果：

结果正确。

平移xy（100,0）

五、实验主要代码

classCTransform//二维几何变换

{

public:

CTransform（）;

virtual~CTransform（）;

voidSetMat（CP2*,int）;

voidIdentity（）;

voidTranslate（double,double）;//平移变换矩阵

voidScale（double,double）;//比例变换矩阵

voidScale（double,double,CP2）;//相对于任意点的比例变换矩阵

voidRotate（double）;//旋转变换矩阵

voidRotate（double,CP2）;//相对于任意点的旋转变换矩阵

voidReflectOrg（）;//原点反射变换矩阵

voidReflectX（）;//X轴反射变换矩阵

voidReflectY（）;//Y轴反射变换矩阵

voidShear（double,double）;//错切变换矩阵

voidMultiMatrix（）;//矩阵相乘

public:

doubleT[3][3];

CP2*POld;

intnum;

};

voidCTransform:

:

Translate（doubletx,doublety）//平移变换矩阵

{

Identity（）;

T[2][0]=tx;

T[2][1]=ty;

MultiMatrix（）;

}

voidCTransform:

:

Scale（doublesx,doublesy）//比例变换矩阵

{

Identity（）;

T[0][0]=sx;

T[1][1]=sy;

MultiMatrix（）;

}

voidCTransform:

:

Scale（doublesx,doublesy,CP2p）//相对于任意点的整体比例变换矩阵

{

Translate,;

Scale（sx,sy）;

Translate,;

}

voidCTransform:

:

Rotate（doublebeta）//旋转变换矩阵

{

Identity（）;

doublerad=beta*PI/180;

T[0][0]=cos（rad）;T[0][1]=sin（rad）;

T[1][0]=-sin（rad）;T[1][1]=cos（rad）;

MultiMatrix（）;

}

实验五、二维交互式图形程序设计

一、实验目的：

1）综合使用VC++编写Win32应用的方法（单文档、多文档、对话框）；

2）掌握交互式绘图程序设计及MFC相关类的使用；

3）掌握使用MFC的编写简单动画程序。

二、实验任务：

1）使用MFCAppWizard建立一个SDI程序。

综合前几次二维绘图

实验的结果，实现基本功能：

建立绘制点、直线段、圆、椭圆、圆弧、多段线（折线）、多边形、贝塞尔（Bezier）曲线的相关类（对于封闭图形，应能多种方式填充）、字符串。

使用实验二中自定义的CClientDC的派生类，实现交互式（鼠标）绘制以上图形。

实现颜色、线型、字体等的交互式选择，实现除曲线、圆弧外其他图形的鼠标拾取（框选、点选）。

实现新建文件、保存文件，打开文件（打开保存的自定义图形文件，并绘制图形）。

软件界面设计（工具栏、菜单、光标等）。

可选扩展功能：

（1）实现平移、旋转、缩放、对称、错切等图形几何变换

（2）图形的显示控制包括缩放（按比例、选取框）、平移（上、小、左、右）。

（3）实现图层功能（可见性、颜色、锁定等）、图块功能（及选中多个图形形成一组，图块的生成、引用、编辑）。

（4）图形的显示控制包括实时缩放、实时平移和定点平移等。

（5）图形的编辑控制包括撤销、重复、剪切、复制、粘贴、删除、清除。

2）本任务是在以上程序的基础上，增加动画功能（可单独增加相应菜单）：

交互式绘制三个圆作为太阳、地球、月球（要求填充，注意位置。

数据放入文档类，即文档类有变量太阳、地球、月球等），实现二维动画：

月球绕地球转、地球自转（地球采用图案填充）、地球绕太阳公转（按时间比例，可设置参数：

时间、颜色、调整大小）。

三、实验过程：

1）建立绘制点、直线段、圆、椭圆、圆弧、多段线（折线）、多边形、贝塞尔（Bezier）曲线的相关类

2）在菜单栏上增加相应的菜单，用来选择不同的功能

3）对增加的菜单栏设置ID，并且在View类中添加相应的事件响应函数，在各自的响应函数中实现各自的功能

四、实验结果：

基本功能：

扩展功能（做一个简单的太阳系）：

在附加功能中，点击“开始”图形开始变换，点击“停止”图形静止。