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
实验课程名称：
计算机图形学基础
实验项目名称
直线生成算法
实验成绩
实验者
专业班级
组别
同组者
实验日期
年月日
第一部分：
实验分析与设计（可加页）
一、实验内容描述（问题域描述）
通过本次实验掌握各种直线生成算法的基本原理和算法设计（包括Bresenham算法，中点画线法及DDA生成直线画法）。
二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）
DDA生成直线画法：
已知过端点的直线段L：
y=kx+b,直线斜率为
从x的左端点开始，向x右端点步进。
步长=1（象素个数），计算相应的y坐标y=kx+b；取象素点（x,round（y））作为当前点的坐标。
三、主要仪器设备及耗材
计算机VC++equippedwithOpenGL
第二部分：
实验调试与结果分析（可加页）
一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
实验源代码：
#include"math.h"
#include
voidinit（void）{
glClearColor（1.0,1.0,1.0,1.0）;//设置窗口背景颜色
gluOrtho2D（0.0,50.0,0.0,50.0）;//设置投影参数
}
voidset_pixel（floatx,floaty）{//绘制一个点
glPointSize
（2）;
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2f（x,y）;
glEnd（）;
}
voidlineWithDDA（GLintx0,GLinty0,GLintxn,GLintyn）{//数值微分法
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;//设置当前的绘图颜色
GLfloatdx=xn-x0;
GLfloatdy=yn-y0;
GLintsteps=0;
GLfloatdeltaX=0;
GLfloatdeltaY=0;
GLfloatx=x0;
GLfloaty=y0;
if（abs（dx）>abs（dy））steps=abs（dx）;
elsesteps=abs（dy）;
steps*=10;//步长，可自行控制
deltaX=（GLfloat）dx/（GLfloat）steps;
deltaY=（GLfloat）dy/（GLfloat）steps;
for（GLfloati=0;i<=steps;i++）{
set_pixel（x,y）;
x+=deltaX;
y+=deltaY;
}
}
voiddisplay（）{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//使用当前背景色填充窗口
lineWithDDA（9,9,30,40）;
glFlush（）;//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序
}
voidmain（intargc,char**argv）{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;//初始化窗口显示模式
glutInitWindowSize（250,250）;//设置窗口的尺寸
glutInitWindowPosition（500,250）;//设置窗口的位置
glutCreateWindow（"OpenGL框架之直线与点"）;//设置窗口的名称
glutDisplayFunc（display）;//设置当前窗口的显示回调函数
init（）;//完成窗口的初始化
glutMainLoop（）;//启动住GLUT时间处理循环
}
二、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）
实验结果如下图：
三、实验小结、建议及体会
在这次实验中，学习了画线的方法（一个点一个点的画出），通过初始结点和末结点的坐标，来决策下一个结点的坐标。
对计算机中的画图方法有了进一层理解，对像素点也有了多一些的理解，希望以后可以更多的了解。
实验课程名称：
计算机图形学基础
实验项目名称
圆的生成算法
实验成绩
实验者
专业班级
组别
同组者
实验日期
年月日
第一部分：
实验分析与设计（可加页）
一、实验内容描述（问题域描述）
利用某种语言实现圆的生成（Bresenham算法）
二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）
圆的Bresenham算法思想：
设圆的半径为r，先考虑圆心在（0,0），并从x=0、y=r开始的顺时针方向的1/8圆周的生成过程。
在这种情况下，x每步增加1，从x=0开始，到x=y结束。
即有Xi+1=Xi+1，相应地yi+1则在两种可能中选择：
Yi+1=yi或者yi+1=yi-1
选择的原则是考虑精确值y是靠近yi还是靠近yi-1,计算公式为
Y2=r2-（xi+1）2
d1=yi2-y2=yi2-r2+（xi+1）2
d2=y2-（yi-1）2=r2-（xi+1）2-（yi-1）2
令pi=d1-d2,并代入d1、d2，则有
Pi=2（xi+1）2+yi2+（yi-1）2-2r2
（1）
Pi称为误差。
如果Pi<0,则yi+1=yi，否则yi+1=yi-1.pi的递归式为
Pi+1=pi+4xi+6+2（yi+12-yi2）-2（yi+1-yi）
（2）
Pi的初值由式
（1）代入xi=0,yi=r,而得
P1=3-2r（3）
根据上面的推导，圆周生成算法思想如下：
1.求误差初值，p1=3-2r，i=1,画点（0，r）；
2.求下一个光栅位置，其中xi+1=xi+1,如果pi<0,则yi+1=yi,否则yi+1=yi-1；
3.画点（xi+1,yi+1）；
4.计算下一个误差，如果pi<0，则pi+1=pi+4xi+6，否则pi+1=pi+4（xi-yi）+10；
5.I=i+1,如果x=y，则结束，否则返回步骤2；
实验源代码：
#include
#include"math.h"
#include
#defineR30//圆的半径
voidinit（void）{
glClearColor（1.0,1.0,1.0,1.0）;//设置窗口背景颜色
gluOrtho2D（0.0,200.0,0.0,150.0）;//设置投影参数
}
voidset_pixel（intx,inty）{//绘制一个点
glPointSize
（2）;
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2f（x,y）;
glEnd（）;
}
voidCirclePoint（intx,inty）{//八分画圆
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;//设置当前的绘图颜色
set_pixel（x+100,y+100）;set_pixel（y+100,x+100）;
set_pixel（-y+100,x+100）;set_pixel（-x+100,y+100）;
set_pixel（-x+100,-y+100）;set_pixel（-y+100,-x+100）;
set_pixel（y+100,-x+100）;set_pixel（x+100,-y+100）;
}
voidMidBresenham（intr）{
intx,y,d;
//floatd;
x=0;
y=r;
d=1-r;
while（x<=y）{
CirclePoint（x,y）;
if（d<0）
d+=2*x+3;
else{
d+=2*（x-y）+5;
y--;
}
x++;
}
}
voiddisplay（void）{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;//使用当前背景色填充窗口
glColor3f（0.0,0.0,0.0）;//设置当前的绘图颜色
MidBresenham（R）;
glFlush（）;//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序
}
voidmain（intargc,char**argv）{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB）;//初始化窗口显示模式
glutInitWindowSize（400,300）;//设置窗口的尺寸
glutInitWindowPosition（100,120）;//设置窗口的位置
glutCreateWindow（"圆的生成"）;//设置窗口的名称
glutDisplayFunc（display）;//设置当前窗口的显示回调函数
init（）;//完成窗口的初始化
glutMainLoop（）;//启动住GLUT时间处理循环
}
三、主要仪器设备及耗材
计算机VC++OpenGL
第二部分：
实验调试与结果分析（可加页）
一、实验结果如下：
二、实验小结、建议及体会
这次实验中，学习了对圆的画法，和第一个实验中画直线的方法类似，只是调用的方法有所不同，这样的学习过程是好的，一边学习一边实践，掌握的更熟练。
以后要多练习课上所学的知识。
实验课程名称：
计算机图形学基础
实验项目名称
橡皮筋技术实现直线和圆的生成
实验成绩
实验者
专业班级
组别
同组者
实验日期
年月日
第一部分：
实验分析与设计（可加页）
一、实验内容描述（问题域描述）
使用橡皮筋技术实现直线和圆的生成
二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）
实验代码：
1、橡皮筋技术之直线的生成
#include
intiPointNum=0;
intx1=0,x2=0,y1=0,y2=0;
intwinWidth=400,winHeight=300;
voidInitial（void）{
glClearColor（1.0f,1.0f,1.0f,1.0f）;
}
voidChangeSize（intw,inth）{
winWidth=w;
winHeight=h;
glViewport（0,0,w,h）;
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
gluOrtho2D（0.0,winWidth,0.0,winHeight）;
}
voidDisplay（void）{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;
if（iPointNum>=1）{
glBegin（GL_LINES）;
glVertex2i（x1,y1）;
glVertex2i（x2,y2）;
glEnd（）;
}
glutSwapBuffers（）;
}
voidMousePlot（GLintbutton,GLintaction,GLintxMouse,GLintyMouse）{
if（button==GLUT_LEFT_BUTTON&&action==GLUT_DOWN）{
if（iPointNum==0||iPointNum==2）{
iPointNum=1;
x1=xMouse;
y1=winHeight-yMouse;
}
else{
iPointNum=2;
x2=xMouse;y2=winHeight-yMouse;
glutPostRedisplay（）;
}
}
if（button==GLUT_RIGHT_BUTTON&&action==GLUT_DOWN）{
iPointNum=0;
glutPostRedisplay（）;
}
}
voidPassiveMouseMove（GLintxMouse,GLintyMouse）{
if（iPointNum==1）{
x2=xMouse;
y2=winHeight-yMouse;
glutPostRedisplay（）;
}
}
voidmain（intargc,char*argv[]）{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB）;
glutInitWindowSize（400,300）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutCreateWindow（"橡皮筋技术"）;
glutDisplayFunc（Display）;
glutReshapeFunc（ChangeSize）;
glutMouseFunc（MousePlot）;
glutPassiveMotionFunc（PassiveMouseMove）;
Initial（）;
glutMainLoop（）;
}
2、橡皮筋之圆的生成
#include
#include"math.h"
intiPointNum=0;//已确定点的数目
intx_1=0,x2=0,y_1=0,y2=0;//确定的点坐标
intwinWidth=400,winHeight=300;//窗口的宽度和高度
voidInitial（void）{
glClearColor（1.0f,1.0f,1.0f,1.0f）;
}
voidChangeSize（intw,inth）{
winWidth=w;winHeight=h;
glViewport（0,0,w,h）;//指定窗口显示区域
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//设置投影参数
glLoadIdentity（）;
gluOrtho2D（0.0,winWidth,0.0,winHeight）;
}
voidset_pixel（floatx,floaty）{//绘制一个点
glPointSize
（2）;
glBegin（GL_POINTS）;
glVertex2f（x,y）;
glEnd（）;
}
voidCirclePoint（intx,inty）{//八分画圆
glColor3f（1.0,0.0,0.0）;//设置当前的绘图颜色
set_pixel（x+x_1,y+y_1）;set_pixel（y+x_1,x+y_1）;
set_pixel（-y+x_1,x+y_1）;set_pixel（-x+x_1,y+y_1）;
set_pixel（-x+x_1,-y+y_1）;set_pixel（-y+x_1,-x+y_1）;
set_pixel（y+x_1,-x+y_1）;set_pixel（x+x_1,-y+y_1）;
}
voidMidBresenham（intr）{
intx,y,d;
//floatd;
x=0;
y=r;
d=1-r;
while（x<=y）
{
CirclePoint（x,y）;
if（d<0）
d+=2*x+3;
else
{
d+=2*（x-y）+5;
y--;
}
x++;
}
}
voidDisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
glColor3f（1.0f,0.0f,0.0f）;
if（iPointNum>=1）{
glBegin（GL_LINES）;//绘制直线段
//glVertex2i（x1,y1）;
//glVertex2i（x2,y2）;
//lineWithDDA（x_1,y_1,x2,y2）;//DDA画直线
doubled=（x2-x_1）*（x2-x_1）+（y2-y_1）*（y2-y_1）;
MidBresenham（int（sqrt（d）））;
glEnd（）;
}
glutSwapBuffers（）;//交换缓冲区
}
voidMousePlot（GLintbutton,GLintaction,GLintxMouse,GLintyMouse）
{
if（button==GLUT_LEFT_BUTTON&&action==GLUT_DOWN）{
if（iPointNum==0||iPointNum==2）{
iPointNum=1;
x_1=xMouse;y_1=winHeight-yMouse;//确定圆心
}
else{
iPointNum=2;
x2=xMouse;y2=winHeight-yMouse;//确定圆周上的点
glutPostRedisplay（）;//指定窗口重新绘制
}
}
if（button==GLUT_RIGHT_BUTTON&&action==GLUT_DOWN）{
iPointNum=0;
glutPostRedisplay（）;
}
}
voidPassiveMouseMove（GLintxMouse,GLintyMouse）
{
if（iPointNum==1）{
x2=xMouse;
y2=winHeight-yMouse;//确定圆周上的点
glutPostRedisplay（）;
}
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB）;//使用双缓存及RGB模型
glutInitWindowSize（400,300）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutCreateWindow（"橡皮筋技术之直线生成"）;
glutDisplayFunc（Display）;
glutReshapeFunc（ChangeSize）;//指定窗口在整形回调函数
glutMouseFunc（MousePlot）;//指定鼠标响应函数
glutPassiveMotionFunc（PassiveMouseMove）;//指定鼠标移动响应函数
Initial（）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
三、主要仪器设备及耗材
计算机VC++OpenGL
第二部分：
实验调试与结果分析（可加页）
一、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）
橡皮筋之直线的生成：
橡皮筋技术之圆的生成：
二、实验小结、建议及体会
通过本次实验，我对OpenGL进行图形生成的操作有了更加升入的了解，学习了橡皮筋技术，同时也熟悉了OpenGL的鼠标响应的操作，发现编程其实挺有趣的，希望以后能继续在编程中的乐趣和培养、保持自己的兴趣。
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