计算机图形学实验指导书

《计算机图形学》

实验指导书

郗润平编制

西北工业大学计算机学院

二○一一年四月修订

说明

根据我院《计算机图形学》教学大纲要求及课堂教学容，参阅其它院校本课程教学与实验课的容，并结合学生和实验室的情况，特编制本实验指导书供学生在上机实验课时参考使用。

本实验大纲择选与课程教学较为密切的若干实验，每个实验分别给出了参考机时数，实验时可根据具体的机时安排情况选做。在附录中简单地介绍了Open GL 和DirectX 3D两个三维图形开发平台基本概念和相关的主要函数，供感兴趣同学入门学习参考使用。

XRP于2008.3.15 补充了MFC中几种常用DC的使用说明等；(附录二14)

补充了VC下OpenGL编程框架细节。(附录三)

于2011.4.24 补充MFC菜单使用；(附录二10)

补充了对话框使用；(附录二11)

鼠标拾取点示例。(附录二12)

于2011.4.26 补充了工具条的使用(附录二13)

于2013.3.14 增加三(二)9修改OnEraseBkgnd()函数，禁止重绘背景，避免动画时闪烁。

于Sydney 2014.1.18

目录

实验一直线生成算法 (1)

实验二圆弧生成算法 (2)

实验三窗口菜单交互界面 (3)

实验四区域填充算法 (3)

实验五裁剪算法算法 (4)

实验六图形软件开发包/库应用 (4)

实验七曲线的生成算法 (5)

实验八曲面生成算法 (5)

实验九二维图形变换 (6)

实验十三维图形变换 (6)

实验十一真实感图形 (7)

附录 (8)

一、C语言中图形函数及其用法 (8)

二、VC集成开发环境下基于MFC绘图 (17)

三、OpenGL绘图 (37)

四、DirectX 3D绘图 (45)

五、实验报告模板 (49)

六、《计算机图形学》上机实验评分标准 (51)

实验一直线生成算法

一、实验教学目标与基本要求

1. 了解光栅图形显示器的工作原理和特点；

2. 学习C/VC环境下的基本绘图方法；

3. 实践与巩固直线的基本生成算法。

4. 掌握直线扫描转换算法的原理及实现；

二、实验课程容(2学时)

基于光栅图形显示器，在C环境中生成不同粗细和线型的任意直线。

1. 了解光栅图形显示器的特点；

2. 熟悉C环境下图形程序的绘图方法；

3. 实践DDA、中点及Bresenham基本算法，并至少用两种基本算法生成任意直线；

i. 任意斜率:

-1≤k<0 , (50,400)→(500,50);

0≤k≤1，如(50,50)→(300,200):

1<|k|<∞, 如(50,50)→(300,400);

k=∞，如(200,50)→(200,400)。

ii.任意起始点: 如(200,500)→(100,200), (300,200)→ (50,50)

4. 改进方法，实现对直线实现线宽和线型(虚线、点划线等)的控制。

三、实验参考

有关C环境下绘图介绍请参见附录一，以下实例为绘制一条直线（TC编译环境），供上机实验时参考使用。

#include "graphics.h"

#include "string.h"

main()

{

int x0=50,y0=50,

x1=450,y1=450,color=3; //定义点(50,50)，(450,450)和颜色color

int x,y;

int gdriver=DETECT, gmode; //定义图形驱动程序和显示模式

initgraph(&gdriver,&gmode, ""); //图形方式初始化

cleardevice(); //清屏

y=y0;

for(x=x0;x<=x1;x++)

{

putpixel(x,y,color); //用colo颜色绘制点(x,y)

y=y+1;

}

getch(); //让画面停住, 等按一下键盘再继续

closegraph(); //关闭图形方式

return(0);

}

注：VC集成开发环境下基于MFC绘图可参考附录二

实验二圆弧生成算法

一、实验教学目标与基本要求

1. 学习圆(弧)的基本生成算法；

2. 了解光栅图形显示器的工作原理和特点；

3. 实践圆(弧)的基本生成算法；

4. 掌握圆弧扫描转换算法的原理及实现；

5. 了解反走样技术。

二、实验课程容(2学时)

基于光栅图形显示器，在C环境中生成任意圆弧，并实践反走样技术。

1. 巩固C环境下的绘图方法；

2. 用中点和Bresenham算法生成任意位置圆(弧)；

3. 改进方法，实现线宽和线型的控制；

4. 利用反走样技术改进直线和圆弧的生成算法。

实验三窗口菜单交互界面

一、实验教学目标与基本要求

1. 了解窗口系统有关概念，学习相关知识；

2. 了解和学习菜单相关与知识；

3. 理解交互的重要意义。

二、实验课程容(3学时)

MS-Windows环境下窗口、菜单交互界面实现。

三、实验参考

Win32编程方式参考教材P108-128有关容，MFC编程方式可参考附录二10-12。

实验四区域填充算法

一、实验教学目标与基本要求

1. 掌握区域填充的基本算法原理；

2. 会使用字符的图形输出。

二、实验课程容(4学时)

1. 多边形的扫描线、边标志及扫描线种子填充算法(至少实现两个算法)；

2. 在屏幕上输出矢量或点阵字符。

三、实验参考

参考教材有关容。

实验五裁剪算法算法

一、实验教学目标与基本要求

熟悉裁剪算法的基本原理。

二、实验课程容(2学时)

实现直线的Cohen-Sutherland、中点分割和参数化裁剪算法(至少实现两种裁剪算法)。

三、实验参考

参考教材有关容。

实验六图形软件开发包/库应用

一、实验教学目标与基本要求

1. 会使用一种图形软件开发包；

2. 学习窗口下图形界面设计；

3. 能使用图形软件开发包绘制简单的图形/形体。(为实验十一做准备)

二、实验课程容(3学时)

学习并实践使用图形软件开发包(Open GL或DirectX 3D等)绘图。

1. 熟悉图形开发平台程序设计过程；

2. 使用图形库绘制简单图形/形体。

三、实验参考

有关Open GL或DirectX 3D绘图介绍请参见附录三、四。

实验七曲线的生成算法

一、实验教学目标与基本要求

1. 掌握曲线生成的基本算法原理；

2. 能实现曲线的生成；

3. 掌握课本所介绍的图形算法的原理和实现。

二、实验课程容(4学时)

实现Bezier曲线和B样条曲线生成算法。

1. Bezier曲线生成算法实现(参见教材P304~306)：

三次Bezier曲线及de Casteljau算法。

2. B样条曲线生成算法实现(参见教材P314~316)：

B样条曲线的分割，节点插入算法(选做)。

三、实验参考

参考教材有关容。

实验八曲面生成算法

一、实验教学目标与基本要求

1. 学习曲面生成、隐藏的基本算法；

2. 了解z缓冲器算法的应用；

3. 掌握课本所介绍的图形算法的原理和实现。

二、实验课程容(4学时)