计算机图形学实验内容汇总

计算机图形学实验

肖加清

实验一图形学实验基础

一、实验目的

（1）掌握VC++绘图的一般步骤；

（2）掌握OpenGL软件包的安装方法；

（3）掌握OpenGL绘图的一般步骤；

（4）掌握OpenGL的主要功能与基本语法。

二、实验内容

1、VC++绘图实验

（1）实验内容：以下是绘制金刚石图案。已给出VC++参考程序，但里面有部分错误，请改正，实现以下图案。

N=3

N=4

N=5

N=10

N=30

N=50

(2)参考程序

//自定义的一个类

//此代码可以放在视图类的实现文件(.cpp) 里class CP2

{

public:

CP2();

virtual ~CP2();

CP2(double,double);

double x;

double y;

};

CP2::CP2()

{

this->x=0.0;

this->y=0.0;

}

CP2::~CP2()

{

}

CP2::CP2(double x0,double y0)

{

this->x=x0;

this->y=y0;

}

//视图类的一个成员函数，这个成员函数可以放在OnDraw函数里调用。

//在视图类的头文件（.h）里定义此函数

void Diamond();

//在视图类的实现文件（.cpp）里实现此函数

void CTestView::Diamond()

{

CP2 *P;

int N;

double R;

R=300;

N=10;

P=new CP2[N];

CClientDC dc(this);

CRect Rect;

GetClientRect(&Rect);

double theta;

theta=2*PI/N;

for(int i=0;i

{

P[i].x=R*cos(i*theta);

P[i].y=R*sin(i*theta);

}

for(i=0;i<=N-2;i++)

{

for(int j=i+1;j<=N-1;j++)

{

//其中ROUND函数需要自己实现，实现四舍五入的功能。

dc.MoveTo(ROUND(P[i].x+Rect.right/2),ROUND(P[i].y+Rect.bottom/2));

dc.LineTo(ROUND(P[j].x+Rect.right/2),ROUND(P[j].y+Rect.bottom/2));

}

}

delete []P;

}

2、OpenGL绘图

（1）以下是用OpenGL绘制茶壶的代码，请在OpenGL环境下运行，分析OpenGL程序的结构#include

#include

#include

#include

//定义输出窗口的大小

#define WINDOW_HEIGHT 300

#define WINDOW_WIDTH 500

//用户初始化函数

void myninit(void);

//窗口大小变化时的回调函数

void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h);

//每帧OpenGL都会调用这个函数，应该把显示代码放在这个函数中void CALLBACK display(void);

int window_width=WINDOW_WIDTH;

int window_height=WINDOW_HEIGHT;

//视点离物体的距离

float distance=3.6f;

//初始化，此时为空，可以在这里进行初始化操作

void myinit(void)

{

}

void CALLBACK display(void)

{

//设置清屏的颜色，并清屏和深度缓冲

glClearColor(0.0f,0.0f,0.0f,0.0f);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

//设置成模型矩阵模式

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

//载入单位化矩阵

glLoadIdentity();

//坐标中心向Z轴平移-distance，这样使坐标中心位于视点前方

glTranslatef(0.0,0.0,-distance);

//在坐标中心显示一个茶壶

auxWireTeapot(1.0);

//等待现有的OpenGL命令执行完成

glFlush();

//交换前后缓冲区

auxSwapBuffers();

}

void CALLBACK myReshape(GLsizei w,GLsizei h)

{

if(!h) return ;

//这定视区

glViewport(0,0,w,h);

//设定透视方式

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

gluPerspective(60.0,1.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h,1.0,30.0);

window_width=w;

window_height=h;

}

//移近移远的回调函数

void CALLBACK MoveNear(void)

{

distance-=0.3f;

}

void CALLBACK MoveFar(void)

{

distance +=0.3f;

}

//主函数

int main(int argc,char **argv)

{

//初始化OpenGL的显示方式

auxInitDisplayMode(AUX_DOUBLE|AUX_RGB|AUX_DEPTH16);

//设定OpenGL窗口位置和大小

auxInitPosition(0,0,WINDOW_WIDTH,WINDOW_HEIGHT);

//打开窗口

auxInitWindow("OpenGL的一个简单的例子！");

//调用初始化函数

myinit();

//设定窗口大小变化的回调函数

auxReshapeFunc(myReshape);

//设定移动视点的回调函数

auxKeyFunc('A',MoveNear); //按A键变大

auxKeyFunc('a',MoveFar); //按a键变小

//使display函数一直被调用

auxIdleFunc(display);

//开始OpenGL的循环

auxMainLoop(display);

//结束程序

return (0);

}

其运行结果如图所示：

（2）OPENGL绘制矩形的简单例子

参考程序：#include

void Initial(void)

{

glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); //设置窗口背景颜色为白色

glMatrixMode(GL_PROJECTION); //设置投影参数

gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);

}

void Display(void)

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //用当前背景色填充窗口

glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); //设置当前的绘图颜色为红色

glRectf(50.0f, 100.0f, 150.0f, 50.0f); //绘制一个矩形

glFlush(); //处理所有的OpenGL程序

}

int main(int argc, char* argv[])

{

glutInit(&argc, argv);

glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); //初始化窗口的显示模式

glutInitWindowSize(400,300); //设置窗口的尺寸

glutInitWindowPosition(100,120); //设置窗口的位置

glutCreateWindow("矩形"); //创建一个名为矩形的窗口

glutDisplayFunc(Display); //设置当前窗口的显示回调函数

Initial(); //完成窗口初始化

glutMainLoop(); //启动主GLUT事件处理循环

return 0;

}

三、实验结果分析

实验二直线生成算法与用户接口与交互式技术

一、实验目的

1、掌握直线生成算法

（1）DDA算法

（2）Bresenham算法

2、掌握交互式技术

（1）鼠标

（2）键盘数字键、字母键、功能键和特殊键

3、实现拾取操作

二、实验内容

1、以下给出了DDA算法的C++代码，请参考用Visual C++实现Bresenham算法。实现DDA画线程序

实验步骤：

1．建立一个DDALine的工程文件；

2．添加ddaline()成员函数

方法：在工作区中选择CLASSVIEW类窗口，右击CDDAlineView类，选择“add member f unction…”，定义如下的成员函数：

void ddaline(CDC* pDC,int x0,int y0,int x1,int y1,COLORREF color);

3．编写自定义的成员函数ddaline()程序

void CDDALineView::ddaline(CDC* pDC, int x0, int y0, int x1, int y1, COLORREF color)

{

int length,i;

float x,y,dx,dy;

length=abs(x1-x0);

if (abs(y1-y0)>length)

length=abs(y1-y0);

dx=(x1-x0)/length;

dy=(y1-y0)/length;

x=x0+0.5;y=y0+0.5;

for (i=1;i<=length;i++)

{

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

x=x+dx;y=y+dy;

}

}

4．编写OnDraw()函数

void CDDALineView::OnDraw(CDC* pDC)

{

CDDALineDoc* pDoc = GetDocument();

ASSERT_V ALID(pDoc);

// TODO: add draw code for native data here

ddaline(pDC,100,100,400,100,RGB(255,0,0));

ddaline(pDC,400,100,400,400,RGB(0,255,0));

ddaline(pDC,400,400,100,400,RGB(0,0,255));

ddaline(pDC,100,400,100,100,RGB(255,255,0));

ddaline(pDC,100,100,400,400,RGB(255,0,255));

ddaline(pDC,100,400,400,100,RGB(0,255,255));}

}

5．编译、调试和运行程序，查看程序结果。

2、以下是利于鼠标和字母键实现用户接口与交互式技术，请参照利用特殊键实现，写出其代码。

（1）OPENGL中利用鼠标实现橡皮筋技术的例子

#include

int iPointNum = 0; //已确定点的数目

int x1=0,x2=0,y1=0,y2=0; //确定的点坐标

int winWidth = 400, winHeight = 300; //窗口的宽度和高度

void Initial(void)

{

glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

void ChangeSize(int w, int h)

{

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);

}

void Display(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);

glEnd();

}

glutSwapBuffers(); //交换缓冲区

}

void MousePlot(GLint button, GLint action, GLint xMouse, GLint yMouse) {

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(); //指定窗口重新绘制}

}

if(button == GLUT_RIGHT_BUTTON && action == GLUT_DOWN){ iPointNum = 0;

glutPostRedisplay();

}

}

void PassiveMouseMove (GLint xMouse, GLint yMouse)

{

if(iPointNum == 1) {

x2 = xMouse;

y2 = winHeight - yMouse;

glutPostRedisplay();

}

}

int main(int argc, 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");

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();

return 0;

}

（2）OPENGL中利用键盘实现橡皮筋技术的例子

#include

int iPointNum = 0; //已确定点的数目

int x1=0,x2=0,y1=0,y2=0; //确定的点坐标

int winWidth = 400, winHeight = 300; //窗口的宽度和高度

void Initial(void)

{

glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

void ChangeSize(int w, int h)

{

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);

}

void Display(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);

glEnd();

}

glutSwapBuffers(); //交换缓冲区

}

void PassiveMouseMove (GLint xMouse, GLint yMouse)

{

if(iPointNum == 1) {

x2 = xMouse;

y2 = winHeight - yMouse;

glutPostRedisplay();

}

}

void Key(unsigned char key, int x, int y)

{

switch(key){

case 'p':

if(iPointNum == 0 || iPointNum == 2) {

iPointNum = 1;

x1 = x; y1 = winHeight - y;

}

else {

iPointNum = 2;

x2 = x; y2 = winHeight - y;

glutPostRedisplay();

}

break;

default: break;

}

}

int main(int argc, 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");

glutDisplayFunc(Display);

glutReshapeFunc(ChangeSize); //指定窗口在整形回调函数

glutKeyboardFunc(Key); //指定键盘响应函数

glutPassiveMotionFunc(PassiveMouseMove); //指定鼠标移动响应函数

Initial();

glutMainLoop();

return 0;

}

3、以下OPENGL实现拾取操作的例子，请掌握实现拾取操作的方法。#include

#include "stdio.h"

const GLint pickSize = 32;

int winWidth = 400, winHeight = 300;

void Initial(void)

{

glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

void DrawRect(GLenum mode)

{

if(mode == GL_SELECT) glPushName(1); //压入堆栈

glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);

glRectf(60.0f,50.0f,150.0f,150.0f);

if(mode == GL_SELECT) glPushName(2); //压入堆栈

glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);

glRectf(230.0f,50.0f,330.0f,150.0f);

if(mode == GL_SELECT) glPushName(3); //压入堆栈

glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);

glRectf(140.0f,140.0f,240.0f,240.0f);

}

void ProcessPicks(GLint nPicks, GLuint pickBuffer[])

{

GLint i;

GLuint name, *ptr;

printf("选中的数目为%d个\n",nPicks);

ptr=pickBuffer;

for(i=0;i

name=*ptr; //选中图元在堆栈中的位置

ptr+=3; //跳过名字和深度信息

ptr+=name-1; //根据位置信息获得选中的图元名字

if(*ptr==1) printf("你选择了红色图元\n");

if(*ptr==2) printf("你选择了绿色图元\n");

if(*ptr==3) printf("你选择了蓝色图元\n");

ptr++;

}

printf("\n\n");

}

void ChangeSize(int w, int h)

{

winWidth = w;

winHeight = h;

glViewport(0, 0, w, h);

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();

gluOrtho2D(0.0,winWidth,0.0,winHeight);

}

void Display(void)

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

DrawRect(GL_RENDER);

glFlush();

}

void MousePlot(GLint button, GLint action, GLint xMouse, GLint yMouse) {

GLuint pickBuffer[pickSize];

GLint nPicks, vp[4];

if(button == GLUT_LEFT_BUTTON && action == GLUT_DOWN){ glSelectBuffer(pickSize,pickBuffer); //设置选择缓冲区glRenderMode(GL_SELECT); //激活选择模式

glInitNames(); //初始化名字堆栈

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glPushMatrix();

glLoadIdentity();

glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, vp);

//定义一个10×10的选择区域

gluPickMatrix(GLdouble(xMouse), GLdouble(vp[3]-yMouse),10.0,10.0,vp); gluOrtho2D(0.0,winWidth,0.0,winHeight);

DrawRect(GL_SELECT);

//恢复投影变换

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glPopMatrix();

glFlush();