图形与可视化实验报告

《计算机图形学》课程实验教学大纲

编号：032004

课程总学时： 64 实验学时：24

课程总学分：3.5

适用专业：计算机科学与技术，网络工程，软件工程，物联网工程

一、本课程实验的主要目的与任务

《计算机图形学》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要的专业课。通过本课程的教学，帮助学生掌握计算机图形学的基础知识，了解该学科的前沿科技，并能运用图形软件包OpenGL，进行简单的图像处理软件代码设计。

《计算机图形学》是一门理论性和应用性很强的课程。开设实验课程有助于加深学生对图形算法的理解，培养其分析问题，解决问题的能力。

通过本课程实验要求学生基本达到如下要求：

1. 掌握OpenGL的基本语法与程序结构。

2. 掌握如何通过点、线、面、体的构造方法。

3. 掌握如何对三维物体增加光照和纹理来增强其真实感。

4. 掌握如何构建一个真实的三维场景的基本过程和实现方法。

二、本课程实验应开设项目

三、各实验项目主要实验内容和基本要求

各实验项目的主要内容和基本要求见附录。

四、实验成绩考核与评定办法

学生应做好实验准备，认真完成每个实验，按时完成并提交实验报告。任

课教师应认真批改实验报告并给出实验报告成绩，并结合学生平时实验表现给出

学生平时实验成绩。实验成绩由实验报告成绩、平时实验成绩两部分组成。其中

实验报告成绩占50%、实验课堂成绩占50%。

五、大纲说明

大纲里所列项目是必做的，但是对于有能力的同学，希望能够把几个实验做到一个集成的可视化界面下。学生也可以根据自己的爱好，选择做一个小的系统，同样能够达到本实验大纲的目的。

六、主要参考书目

1. 《计算机图形学（OpenGL版）（第3版）》，Francis S hill,Jr,Stephen M.Kelley 著，胡事民等译；清华大学出版社，2009.2

2.《交互式计算机图形学：基于OpenGL着色器的自顶向下方法（第六版）》，Edward Angel著，张荣华等译；[M].电子工业出版社，2012.5

3. 《计算机图形学（第三版）》，Donald Hearn, M.Pauline Baker 著，蔡士杰

等译；电子工业出版社，2011.2

4. 《OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 4.3 (8th Edition)》，Dave Shreiner, Graham Sellers, John M. Kessenich and Bill M. Licea-Kane著； Addison-Wesley Professional .，2013.3

5. 《OpenGL SuperBible: Comprehensive Tutorial and Reference (6th Edition) 》，Graham Sellers, Richard S Wright and Nicholas Haemel；Addison-Wesley Professional，2013.7

6. 《Computer Graphics with OpenGL(4th Edition)》，Donald Hearn,M.pauline Baker著； Prentice Hall，2010.11

撰写人：郭建林审定人：

批准人：执行时间：

实验1 基本图元绘制（ 4学时）

1．实验目的

(1) 了解OpenGL的基本的编程思想和程序结构。

(2) 了解 OpenGL中绘制点、线、面的相关函数。

(3) 掌握如果通过定义空间点和构成方式来形成不同的空间物体。

2．实验内容

(1) 熟悉实验环境。

(2) 利用相关直线绘制算法绘制一条直线，建议使用DDA算法或Bresenham算法。

(3) 绘制一个颜色插值的三角形面。

(4) 综合利用所学知识，绘制分形物体。给出原理，步骤，设计绘制方案。可自己选择分形物体的类型，如分形树、Koch雪花、Sierpinski三角形（二维或三维）、Julia集、Mandelbrot集等。

3．实验要求

(1) 预习实验相关知识，了解实验目的与内容。

(2) 根据实验目的和内容，制定相关的实验方案并进行实施。

(3) 实验结束后，对相关内容进行总结和反思。

4．实验器材

(1) PC机及配套软件、一人一套。

1.1. 实验目的

（1）掌握OpenGL程序的基本结构。

（2）通过OpenGL实现直线的绘制，了解在OpenGL中如何实现一条简单的线段的绘制。

（3）了解OpenGL中如何控制点、线的属性，包括颜色、宽度、线型等。

（4）掌握如何绘制一个三角形并进行填充

1.2. 例程

一个简单的创建一条直线的例程：

#include"stdafx.h"

#include

#include

//初始化函数，设置渲染环境

void SetupRC(void)

{

glClearColor (0, 0,0, 0.0); // 设置RGBA模式，背景颜色为黑色（没有执行，仅仅设置）

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

glLoadIdentity();//把投影矩阵置为单位阵

glOrtho (0.0,1024,0.0,768,0,1000);//定义世界坐标的裁剪窗口，也就是通常说的视口

//我们定义的裁剪窗口大小

//也就是在这个范围内的物体都将正投影到X0Y平面

}

//显示函数，要显示的代码都写在这里

void RenderScene(void)

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); //1@ 清除颜色缓冲区。

glBegin (GL_LINES);

glColor4f(0.8,0.8, 0, 0.75);

glVertex3f(0, 0, 0.0);

glVertex3f(300, 300, 0.0);

glEnd();

glutSwapBuffers(); //双缓冲区设置，交换缓冲区

//双缓冲去允许你在一个屏幕之外的缓冲区中执行绘图代码，然后适用一条交换命令把你绘制的图形立即显示在屏幕上。

//双缓冲两个用途：复杂图形需要绘制的时间很长，你并不希望在屏幕上看到显示图形合成的每个步骤。

//使用双缓冲，用户绝对不会看到一副不完整的图像，图像只有在完全完成后才在屏幕上显示。

// 2@