计算机图形学实验指导书
计算机图形学实验指导书(vc++版)
实验指导书刘文涛2013目录第一章图形学实验环境和要求 (4)1.1 VC++实验环境 (4)1.1.1 基本环境 (4)1.1.1 开发图形程序的一般流程 (7)1.1.3 基本绘图函数介绍 (11)1.2 OpenGL (22)1.2.1 OpenGL介绍 (22)1.2.2 OpenGL开发环境 (24)1.2.3 OpenGL函数 (24)1.2.4 回调函数 (25)1.2.4 一个典型OpenGL例程 (26)1.3 实验要求 (29)1.3.1 实验内容 (29)1.3.2 实验方法 (29)1.3.3 实验效果 (30)第二章直线生成算法 (30)2.1 实验原理 (30)2.1.1 DDA算法 (30)2.1.2 Bresenham算法 (30)2.2 实验内容 (30)2.3 参考示例程序 (30)第三章圆和椭圆生成算法 (32)3.1 实验原理 (32)3.2 实验内容 (32)3.3 参考示例程序1 (32)3.4 参考示例程序2 (33)第四章裁剪算法 (35)4.1 实验原理 (35)4.2 实验内容 (35)4.3 示例程序 (35)4.3.1 参考例子1 (35)4.3.2参考例子2 (38)第五章二维变换 (40)5.1 实验原理 (40)5.2 实验内容 (40)5.3 示例程序 (40)5.3.1参考例子1 (40)第六章三维变换 (44)6.1 实验原理： (44)6.2 实验内容 (45)6.3示例程序 (45)第七章填充算法 (47)7.1 实验原理： (47)7.2 实验内容 (47)7.3示例程序 (47)第八章曲线曲面 (50)8.1 实验原理 (50)8.2 实验内容 (50)8.3示例程序 (51)8.3.1 参考例子（1） (51)8.3.2 参考例子（2） (52)8.3.3 参考例子（3） (54)8.3.4 参考例子（4） (56)第九章真实感图形绘制 (59)9.1 实验原理 (59)9.2 实验内容 (59)9.3示例程序 (59)9.3.1参考例子（1） (59)9.3.2参考例子（2） (61)9.3.3参考例子（3） (63)第十章动画 (66)10.1 实验原理 (66)10.2 实验内容 (66)10.3示例程序 (66)10.3.1 参考例子 (66)参考文献： (72)第一章图形学实验基础1.1 VC++实验环境1.1.1 基本环境Microsoft Visual C++ 6.0 是微软推出的功能强大的可视化C/C++语言编译器，运行在Windows 9x/2000/NT等平台上，可以建立32位应用程序。
计算机图形学实验指导书zds
实验指导书
张东水
湖南科技大学建筑学院
...........................................................................................................................1 C ...................................................................................2 ...................................................................3 BEZIER ................................................................. 11 .........................................................................12 .........................................................................................13 OPENGL ............................................................................................17 .............................................................................................26 C .............................................................................27 .....................................................................................................................40
《计算机图形学》实验指导书
计算机图形学实验指导书袁科计算机技术实验中心目录实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法 (24)实验二实现Bezier曲线 (25)实验三实现B样条曲线 (26)实验四实现多边形填充的边界标志算法 (27)实验五实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法 (28)实验六二维图形的基本几何变换 (30)实验七画图软件的编制 (31)实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法【实验目的】1、掌握直线的多种生成算法；2、掌握二维图形显示原理。
【实验环境】VC++6.0/ BC【实验性质及学时】验证性实验，2学时，必做实验【实验内容】利用任意的一个实验环境，编制源程序，分别实现直线的三种生成算法，即数字微分法(DDA)、中点画线法以及Bresenham画线算法。
【实验原理】1、数字微分法(Digital Differential Analyzer，DDA)算法思想：基于直线的微分方程来生成直线。
ε=1/max(|△x|,|△y|)max(|△x|,|△y|)=|△x|，即|k|≤1 的情况：max(|△x|,|△y|)=|△y|，此时|k|≥1：2、中点画线法算法思想：每次在最大位移方向上走一步，另一方向是否走步取决于误差项的判断。
3、Bresenham画线算法算法思想：其基本思想同中点算法一样，即每次在最大位移方向上走一步，而另一个方向是否走步取决于误差项的判断。
【实验要求】1．上交源程序；2．上交实验报告，实验报告内容如下：(1) 实验名称(2) 实验目的(3) 算法实现的设计方法及程序流程图(4) 程序结果分析【分析与思考】(1) 上述所阐述的三个算法，其基本算法只能适用于直线的斜率(|K|<=1) 的情形，如何将上述算法进行推广，使其能够处理任意斜率的直线？(2) 计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里，与我们平时的习惯有什么差异，如何协调二者？实验二 实现Bezier 曲线【实验目的】1、掌握Bezier 曲线的定义；2、能编程实现N 次Bezier 曲线的绘制与显示。
《计算机图形学》课内实验指导书
“计算机图形学”课内实验指导书杨新宇西安交通大学计算机科学与技术系课程基本情况实验学时：8适用专业：计算机专业本科生先修课程：数据结构，Ｃ语言程序设计开课学院：电子与信息工程学院开课学期：第七学期参考书：·DONALD HEARN & M.PAULINE BAKER著，蔡士杰、吴春鎔、孙正兴等译，《计算机图形学（第二版）》，PRENTICE HALL&电子工业出版社，2002年·David F. Rogers主编，《Procedural Elements for Computer Graphics》，机械工业出版社，2002年课程简介本实验是对《计算机图形学》课的课内实践，完成基本几何图形（线、圆、椭圆）的绘制。
教学基本要求与成绩的考核与评定办法一、实验课教学基本要求1.根据题目要求的功能，独立完成，培养自己独立思考、独立解决问题的能力；2.同学之间可以讨论研究问题，互相交流经验体会，但不可照抄；3.记录保存好自己的设计资料数据，调试完成后要写出详细设计报告；4.任务完成后老师要逐个检查验收，并结合实际情况提问答辩。
二、实验成绩的考核与评定办法在实验过程中考察动手能力，依据提交的设计报告、结合验收的实际情况综合打分。
实验项目名称：直线的DDA算法实验目的：1．掌握直线的DDA算法的编程实现。
实验环境：Windows操作系统、VC编程环境。
实验要求：以绘图区域中心为(0,0)点。
要求能够输入任意两个端点的坐标。
实验内容提要：参考《计算机图形学基础》课程中的相关算法流程。
实验类型：设计性。
实验项目名称：直线的Bresenham画线算法实验目的：1．掌握直线的Bresenham算法的编程实现。
实验环境：Windows操作系统、VC编程环境。
实验要求：以绘图区域中心为(0,0)点。
要求能够输入任意两个端点的坐标。
实验内容提要：参考《计算机图形学基础》课程中的相关算法流程。
《计算机图形学》实习指导书-于子凡
对称变换 图形显示 扫描线填充算法 边缘填充 种子填充 二维裁剪
ID_FILL_SCANLINE ID _EDGE_FILL ID_FILL_SEED
7
Hermite 曲线
ID_CURVE_HERMITE
Cohen-Sutherland 算法
ID_CUT_CS
图形变换 平移 ID_TRANS_MOVE
中点分割算法 梁 友 栋 -Barsky 算法
ID_CUT_MIDDLE ID_CUT_LIANG
旋转
ID_TRANS_ROTATE
多边形裁剪
Байду номын сангаас
ID_CUT_POLYGON
完成的菜单如下所示
编译、执行程序，可以看到程序中的新菜单。但目前这些菜单还缺乏响应程序，不能执行， 程序以灰色来标识它们。
四、鼠标事件响应程序框架
五、鼠标坐标显示
为了精确定点，必须知道当前坐标，因此必须为操作者提示鼠标坐标。准备将坐标显示 在应用程序窗口的右下脚。 在自动生成的工程中， 窗口的右下脚处原是用来显示键盘按键信 息的（如下左图所示） ，现改为显示鼠标坐标（如下右图所示） 。
鼠标坐标显示步骤如下： 1）点击 VC 平台左窗口的 FileView 标签，显示所有程序文件。打开文件 mainfrm.h， 注销其中的变量（修改的部分用粗斜体表示，下同） public: virtual ~CMainFrame(); #ifdef _DEBUG virtual void AssertValid() const; virtual void Dump(CDumpContext& dc) const; #endif
鼠标光标在客户区移动 按下左鼠标键 按下中鼠标键 按下右鼠标键 松开左鼠标键 松开中鼠标键 松开右鼠标键 双击左鼠标键 双击中鼠标键 双击右鼠标键
计算机图形学基础实验指导书
计算机图形学基础实验指导书目录实验一直线的生成 ............................................................... -..2.-实验二圆弧及椭圆弧的生成........................................................ -..3 -实验三多边形的区域填充 ......................................................... - (4)-实验四二维几何变换 ............................................................. -..5.-实验五裁剪算法 ................................................................. -..6.-实验六三维图形变换 ............................................................. -..7.-实验七BEZIER 曲线生成......................................................... -..8.-实验八交互式绘图技术实现........................................................ -..10-实验一直线的生成一、实验目的掌握几种直线生成算法的比较，特别是Bresenham 直线生成算法二、实验环境实验设备：计算机实验使用的语言： C 或Visual C++ 、OpenGL三、实验内容用不同的生成算法在屏幕上绘制出直线的图形，对不同的算法可设置不同的线形或颜色表示区别。
四、实验步骤直线Bresenham 生成算法思想如下1）画点（x i, y i）, dx=x2-x i, dy=y2-y i,计算误差初值P i=2dy-dx , i=1;2）求直线下一点位置x i+i=x i+i 如果P i>0,贝U y i+i=y i+i，否则y i+i=y i；3）画点（x i+i ，y i+i ）；4）求下一个误差P i+i 点，如果P i>0，贝U P i+i=P i+2dy-2dx，否则P i+i=P i+2dy;i=i+i ，如果i<dx+i 则转步骤2，否则结束操作。
计算机图形学实验指导书
计算机图形学实验指导书【】第一章计算机图形学的软件开发环境计算机图形学中的程序都是用C语言编写的，Turbo C和Visual C++常见的两种C语言开发环境，Turbo C是在Dos环境下开发，而Visual C++是在Windows环境下开发。
1.1、在Turbo C环境下开发应用程序一些高级语言都扩充了图形功能，这使得用户能够不需配备专门的图形软件，就能在计算机上进行图形工作。
Turbo C 2.0包含有460多个库函数，其中有 70 多个图形函数，这些函数包括了绘图、处理图象及图素、屏幕及视图区控制、颜色及线型设置、状态查询和出错处理等，这使得 TurboＣ具有很强的图形功能。
１.图形显示器的工作方式IBM PC 机的显示器能够在两种基本视频方式下工作：一种是文本方式；另一种是图形方式。
( 1 )文本方式在文本方式下，屏幕上能够显示的最小单位是字符，字符在屏幕上以行、列排列，即我们一般见到的情况。
文本方式不同，屏幕上所显示字符的行数和列数也不一样，颜色也会有所区别。
Turbo C 支持 6 种不同的文本显示方式。
( 2 )图形方式在图形方式下，屏幕上能够控制的最小单元称作像素 ( pixel ) ，它是组成图形的基本元素，一般叫作“点”。
一般把屏幕上所包含像素的个数叫做分辨率。
分辨率越高，显示的图形越细致、质量越好，这是显而易见的。
在图形方式下，屏幕上每个像素的显示位置用点坐标系来描述。
在该坐标系中，屏幕左上角为坐标系的原点，坐标值为 ( 0 , 0 ) ; 水平方向为Ｘ轴，自左向右；垂直方向为Ｙ轴，自上向下。
见下图。
点坐标系中坐标值的范围决定于所用显示器的分辨率。
分辨率不同，水平方向上和垂直方向上的点数也不同，即其 maxx 、maxy 的数值不同。
就我们常见的 VGA 显示器来说，它一般所用的分辨率为 6405480 ,即它的 maxx 值为 639 , maxy 的值为 479。
２. 图形函数及其用法Turbo C 的图形函数均在一个头文件“ graphics.h” 中定义。
图形学实验指导书
第一部分绪论本指导书是根据《计算机图形学》课程实验教学大纲编写的，适用于计算机科学与技术的相关专业。
一、本课程实验的作用与任务计算机图形学是研究利用计算机来处理图形的原理、方法和技术的学科。
图形的处理包括了图形生成、图形描述、图形存储、图形变换、图形绘制、图形输出等等。
计算机图形学与计算机图形处理技术是许多重要应用领域的基础，图形技术已经交叉渗透到各个应用学科中。
通过理论学习，再通过相应的实践操作，可以让学生掌握计算机图形技术的知识，培养计算机图形处理的能力，熟悉计算机图形应用软件和系统的设计、使用和组织。
本实验课程的任务是让学生学会如何把书本上学到的知识用于解决实际问题，培养软件工作所需要的动手能力；另一方面，能使书本上的知识变“活”，起到深化理解和灵活掌握教学内容的目的。
二、本课程实验的基础知识本课程的主要讲授了计算机图形学的概念，研究内容和应用领域；图形（图像）信息的计算机处理；图形系统的组成和图形设备；图形基元及其属性的生成、操作和实现；图形操作与处理技术；二维及三维图形的表示、变换、窗口-视区变换等操作；图形的窗口与视区，图形的填充与剪裁，图段与图层处理；隐藏线、面消隐技术，计算机图形标准以及图形数据结构和图形程序设计等。
三、本课程实验教学项目及其教学要求第二部分基本实验指导实验一Window 图形编程基础一、实验目的1、熟练使用实验主要开发平台VC6.0；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Window GDI 对象；二、实验原理在程序中，用户可以自己设定绘制图形的形状和画笔的颜色，需要有变量（m_UserColor）记录用户选择的颜色；同理，需要有变量（m_UserShape）记录用户选择的图形。
在基于Document-View 的程序中，应用程序几乎所有的绘制工作都是在视图类的OnDraw(CDC*pDC)函数中完成。
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实验1 考察Visual Basic的图形能力实验目的：通过本实验了解Visual Basic的基本图形能力，掌握建立图形坐标系的方法；掌握图形控件和图形方法；能绘制简单几何图形。
实验内容：1、在窗体上放置一个图形框，两个命令按钮，设置标题为“画图”和“返回”，如下图所示。
单击“画图”按钮，在图形框内绘制参数方程的图形；当单击“返回”按钮，程序结束。
参考程序如下：Const pi = 3.14159Dim a, e, fDim x1, y1, x2, y2, d As Integerd = 120Picture1.ClsPicture1.Scale (0, 0)-(640, 480)For a = 0 To 4 * pi Step pi / 60e = d * (1 + 1 / 2 * Cos(2.5 *a))x1 = 320 + e * Cos(a)x2 = 320 + e * Cos(a + pi / 6)y1 = 240 - e * Sin(a)y2 = 240 - e * Sin(a + pi / 8)Picture1.Line (x1, y1)-(x2, y2), QBColor(12)Next a2、编一个循环程序，用line控件对象在屏幕上随机产生20条长度、颜色、宽度不同的直线，如下图所示（提示：在窗体上要先设置一个line控件对象，使其Index值为0）。
参考程序如下：Private Sub Form_Load()For i = 1 To 20Load Line1(i) ‘添加控件Line1(i).BorderWidth = Rnd *10 + 1Line1(i).BorderColor = QBColor(Rnd* 15)Line1(i).X1 = Form1.Width *RndLine1(i).X2 = Form1.Width * RndLine1(i).Y1 = Form1.Height * RndLine1(i).Y2 = Form1.Height * RndLine1(i).Visible = TrueNext iEnd Sub3、用Circle方法绘制如下图所示图形。
参考程序如下：Private Sub Command1_Click()For i = 1 To 20x = i * 100 + Width / 4y = Form1.Height / 2r = i * 50Circle (x, y), rNext iEnd Sub4、设计一个程序以动画方式显示如下图所示图形。
参考程序如下：Private Sub Form_Click()Scale (0, 0)-(20, 20)For i = 0 To 7 Step 0.1x = 10 + i * Cos(i)y = 8 + i * Sin(i)Line (10, 8)-(x, y)Next iEnd Sub5、在窗体上用Pset画10个随机点,用Line画10条随机线，用Circle画10个随机圆，随机值应与窗体的宽度和高度相关。
点的大小、线的粗细以及颜色均随机产生。
也可选择产生自定义的图案。
请写出相应程序，试验运行并捕捉结果图片，要求图片上要有自己的名字。
实验2 计算机图形变换程序设计实验目的：通过本实验了解计算机图形变换的基本原理，掌握计算机图形变换的基本方法，能完成简单的图形变换程序设计。
实验内容：1、设计一个如图所示的图形，然后可以将其任意平移。
参考程序如下：Dim x1%, x2%, y1%, y2%‘---------------------------------------------Private Sub Form_Load()'请先将窗体的AutoReDraw属性设为TrueScale (-320, 240)-(320, -240)ClsLine (-320, 0)-(320, 0) '画坐标轴Line (0, 240)-(0, -240)x1 = 0: x2 = 100y1 = 0: y2 = 80Line (x1, y1)-(x2, y2), QBColor(12), BEnd Sub‘---------------------------------------------Private Sub menuh_Click() ‘水平平移过程x = InputBox("请输入水平平移距离", "水平平移", 10)Line (x1, y1)-(x2, y2), QBColor(7), Bx1 = x1 + xx2 = x2 + xLine (x1, y1)-(x2, y2), QBColor(12), BEnd Sub‘---------------------------------------------Private Sub menur_Click() ‘图形还原过程Form_LoadEnd Sub‘---------------------------------------------Private Sub menuv_Click() ‘垂直平移过程y = InputBox("请输入垂直平移距离", "垂直平移", 10)Line (x1, y1)-(x2, y2), QBColor(7), By1 = y1 + yy2 = y2 + yLine (x1, y1)-(x2, y2), QBColor(12), BEnd Sub2、设计一个如图所示的图形，然后可以将其任意旋转。
参考程序如下：Dim x!(1 To 4), y!(1 To 4), alpha!‘---------------------------------------------Private Sub Form_Load()'请先将窗体的AutoReDraw属性设为TrueScale (-320, 240)-(320, -240)ClsCircle (0, 0), 100Line (-320, 0)-(320, 0) '画坐标轴Line (0, 240)-(0, -240)x(1) = 0: x(2) = 100: x(3) = 100: x(4) = 0y(1) = 0: y(2) = 0: y(3) = 80: y(4) = 0For i = 1 To 3Line (x(i), y(i))-(x(i + 1), y(i + 1)), QBColor(12)Next iEnd Sub‘-------------------------------------------Private Sub menuc_Click() ‘图形旋转过程alpha = Val(InputBox("请输入旋转角度", "旋转", 10)) * 3.14159 / 180For i = 1 To 3Line (x(i), y(i))-(x(i + 1), y(i + 1)), QBColor(7)Next iFor i = 1 To 4xx! = x(i) * Cos(alpha) - y(i) * Sin(alpha)yy! = x(i) * Sin(alpha) + y(i) * Cos(alpha)x(i) = xxy(i) = yyNext iFor i = 1 To 3Line (x(i), y(i))-(x(i + 1), y(i + 1)), QBColor(12)Next iEnd Sub‘---------------------------------------------Private Sub menur_Click() ‘图形还原过程Form_LoadEnd Sub3、设计一个程序，使任意位置的一个矩形以其左下角为中心旋转15度。
请写出相应程序，试验运行并捕捉结果图片，要求图片上要有自己的名字。
实验3 计算机图形动画程序设计实验目的：通过本实验了解计算机图形动画的基本原理，掌握控制计算机图形有计划的移动或改变形状和尺寸的方法，初步掌握计算机图形动画的程序设计。
实验内容：1、移动矩形。
（1）设计窗体如下：其中各对象的部分属性如下：矩形(Shape控件)名称：shpCard梅花(Image控件)名称：imgClub方块(Image控件)名称：imgDiamond红心(Image控件)名称：imgHeart黑桃(Image控件)名称：imgSpade标签(Label控件)名称：lblEnter按钮(Command控件)名称：cmdClose底条(PictureBox控件）名称：picStatus注意：所有的Icon文件位于\Program Files\Microsoft VisualStudio\Common\ Graphics\ Icons\Misc文件夹中（2）设计代码如下：Private Sub cmdClose_Click()Unload MeEnd SubPrivate Sub Form_Load()shpCard.Left = -500End SubPrivate Sub imgClub_Click()shpCard.Left = imgClub.LeftpicStatus.ClspicStatus.Print "选中: 梅花"End SubPrivate Sub imgDiamond_Click() shpCard.Left = imgDiamond.LeftpicStatus.ClspicStatus.Print "选中: 方块"End SubPrivate Sub imgHeart_Click()shpCard.Left = imgHeart.LeftpicStatus.ClspicStatus.Print "选中: 红心"End SubPrivate Sub imgSpade_Click()shpCard.Left = imgSpade.LeftpicStatus.ClspicStatus.Print "选中: 黑桃"End Sub2、蝴蝶飞舞。
（1）设计窗体如下：其中各对象的部分属性如下：三个图片框(PictureBox控件）名称分别为Btrfly、btrfly1和btrfly2；一个按钮(Command控件)名称：Okay；一个计时器(Timer控件)Interval值：200。
窗体设计好之后，要缩小到下面两个图片框不可见为宜。