计算机图形学实验报告 (2)分解

中南大学信息科学与工程学院

实验报告实验名称

实验地点科技楼四楼

实验日期2014年6月

指导教师

学生班级

学生姓名

学生学号

提交日期2014年6月

实验一Window图形编程基础

一、实验类型：验证型实验

二、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；

三、实验内容

创建基于MFC的Single Document应用程序（Win32应用程序也可，同学们可根据自己的喜好决定），程序可以实现以下要求：

1、用户可以通过菜单选择绘图颜色；

2、用户点击菜单选择绘图形状时，能在视图中绘制指定形状的图形；

四、实验要求与指导

1、建立名为“颜色”的菜单，该菜单下有四个菜单项：红、绿、蓝、黄。用户通过点击不同的菜单项，可以选择不同的颜色进行绘图。

2、建立名为“绘图”的菜单，该菜单下有三个菜单项：直线、曲线、矩形

其中“曲线”项有级联菜单，包括：圆、椭圆。

3、用户通过点击“绘图”中不同的菜单项，弹出对话框，让用户输入绘图位置，在指定位置进行绘图。

五、实验结果：

六、实验主要代码

1、画直线：CClientDC *m_pDC;再在OnDraw函数里给变量初始化m_pDC=new CClientDC(this);

在OnDraw函数中添加：

m_pDC=new CClientDC(this);

m_pDC->MoveTo(10,10);

m_pDC->LineTo(100,100);

m_pDC->SetPixel(100,200,RGB(0,0,0));

m_pDC->TextOut(100,100);

2、画圆：

void CMyCG::LineDDA2(int xa, int ya, int xb, int yb, CDC *pDC)

{

int dx = xb - xa;

int dy = yb - ya;

int Steps, k;

float xIncrement,yIncrement;

float x = xa,y= ya;

if(abs(dx)>abs(dy))

Steps = abs(dx);

else

Steps = abs(dy);

xIncrement = dx/(float)Steps;

yIncrement = dy/(float)Steps;

pDC->SetPixel(ROUND(x),ROUND(y),RGB(0,0,0));

for(k=0;k

{

x +=xIncrement;

y +=yIncrement;

sleep(10);

pDC->SetPixel(ROUND(x),ROUND(y),RGB(0,0,0));

}

3、画矩形

void CRectangleDlg::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point)

{

lButtonDownNotUp = TRUE;

RECT rect;

m_showRectangle. GetClientRect( &rect ) ;

if( (point. xrect. left) && (point. yrect. top) )

{

regionLeftTopTemp = point;

}

CDialog::OnLButtonDown(nFlags, point);

}

void CRectangleDlg::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point)

{

RECT rect;

m_showRectangle. GetClientRect( &rect );

if( ( point.xrect.left ) && ( point.yrect.top ) )

{

if( ( lButtonDownNotUp == TRUE )

{

regionRightBottomTemp = point;

CDC * pDC = m_showRectangle. GetWindowDC ();

pDC -> Rectangle( CRect( regionLeftTopTemp, regionRightBottomTemp ) ) ;

}

}

CDialog::OnMouseMove(nFlags, point);

}

void CRectangleDlg::OnLButtonUp(UINT nFlags, CPoint point)

{

lButtonDownNotUp=FALSE;

CDialog::OnLButtonUp(nFlags, point);

}

实验二基本图形生成算法

一、实验类型：验证型实验

二、实验目的

1、掌握DDA、Bresenham直线生成算法；

2、掌握Bresenham或中点圆生成算法；

3、掌握Bresenham或中点椭圆生成算法；

三、实验内容

1、实现DDA、Bresenham直线生成算法；

2、实现Bresenham画圆法或中点画圆法；

3、实现Bresenham或中点法椭圆生成算法；

4、利用1、2、3实现的直线、圆、椭圆图形生成函数进行图形绘制；

四、实验要求与指导

1、按照实验指导书1.6节创建一个基于MFC的Single Document应用程序。建立名为“图形绘制”的菜单，该菜单的子菜单项可根据下图进行设定，用户通过点击不同的子菜单项，可以选择不同的算法进行绘图。

2、建立一个专门用于进行图形绘制的类，比如下图所示的CMyGL类。如无特

殊说明，今后都以该类作为演示。

3、所有图形的绘制算法都必须封装在CMyGL类中，如下图。

4、在View类中实例化一个CMyGL类的对象，比如m_gl，进行绘图操作。如下图所示：

5、用户通过点击“图形绘制”中不同的菜单项，在指定位置进行绘图。

五、实验结果：

六、实验主要代码

1、画直线：

void CDraw::DDALine(CDC* pDC, int x1, int y1, int x2, int y2, COLORREF color)

{

double dx,dy,e,x,y;

dx = x2 -x1;

dy = y2- y1;

e = (fabs(dx) > fabs(dy)) ? fabs(dx):fabs(dy);

dx/=e;

dy/=e;

x = x1;

y = y1;

for (int i=1;i<=e;i++)

{

pDC->SetPixel((int)(x+0.5),(int)(y+0.5),color);

x+=dx;

y+=dy;

}

}

2、画圆：

void CMyCG::LineDDA2(int xa, int ya, int xb, int yb, CDC *pDC)

{

int dx = xb - xa;

int dy = yb - ya;

int Steps, k;

float xIncrement,yIncrement;

float x = xa,y= ya;

if(abs(dx)>abs(dy))

Steps = abs(dx);

else

Steps = abs(dy);

xIncrement = dx/(float)Steps;

yIncrement = dy/(float)Steps;

pDC->SetPixel(ROUND(x),ROUND(y),RGB(255,0,0));

for(k=0;k

{

x +=xIncrement;

y +=yIncrement;

sleep(10);

pDC->SetPixel(ROUND(x),ROUND(y),RGB(255,0,0));

}

3、画椭圆

void CDraw::BresenhamEllipse(CDC *pDC, int x0, int y0, int a, int b, COLORREF color) {

int x,y,p;

int aa=a*a,bb=b*b;

x=0;y=b; p=2*bb+aa*(1-2*b);

while (bb*x<=aa*y)

{

pDC->SetPixel(x+x0,y+y0,color);

pDC->SetPixel(-x+x0,y+y0,color);

pDC->SetPixel(x+x0,-y+y0,color);

pDC->SetPixel(-x+x0,-y+y0,color);

if(p>=0)

{

p+=4*aa*(1-y)+bb*(4*x+6);

y--;

}

else

{

p+= bb*(4*x+6);

}

x++;

}

x=a;y=0; p=2*aa+bb*(1-2*a);

while (bb*x>aa*y)

{

pDC->SetPixel(x+x0,y+y0,color);

pDC->SetPixel(-x+x0,y+y0,color);

pDC->SetPixel(x+x0,-y+y0,color);

pDC->SetPixel(-x+x0,-y+y0,color);

if(p>=0)

{

p+=4*bb*(1-x)+aa*(4*y+6);

x--;

}

else

{

p+= aa*(4*y+6);

}

y++;

}

}

实验三、 OpenGL图形程序设计基础

一．实验目的

1）了解OpenGL 图形库的功能和结构；

2）学习使用Visual C++ 开发基于控制台的图形程序；

3）学习使用Visual C++ 开发基于单文档（GUI 界面）的图形程序。

4）学习使用OpenGL 生成基本图形；

5）学习使用OpenGL 实现图形变换；

二．实验内容

1）使用Visual C++建立一个Win32 Console Application（控制台应用程序），定义若干点坐标，绘制点、线段、不闭合折线、闭合折线、多边形、三角形、四边形、三角扇、三角条带、四边形条带。尝试不同尺寸的点、不同线宽的线、设置颜色等操作。

2 ）使用MFC AppWizard 建立一个SDI 程序，根据参考资料2 和3中的步骤设置OpenGL 图形绘制环境。增加绘制4种基本图形（选择其中之一）。

3．实验过程：

1）建立一个控制台应用程序，在RenderScene（）函数中调用不同的系统函数分别绘制不同属性的点、线、折线、多边形、扇形等；

2）建立一个SDI程序，按照所给资料设置OpenGL图形绘制环境，并照敲老师所给实列，观看结果，查看关键代码区；

3）仿照所给列子，改写代码，绘制彩色的正方体；

三．实验结果

基本图形显示正确

基本图形截图：

三棱柱截图：

实验四、二维图形变换程序设计

一．实验目的：

1）掌握图形变换实现原理，基本几何变换，复合变换等；

2）学习使用Visual C++开发菜单，对话框等交互界面的设计；

3）学习使用MFC单文档程序，实现二维图形的基本几何变换。二．实验内容：

使用Visual C++建立一个单文档程序，采用实验二中定义的基本图形类。在程序中增加图形变换菜单（各基本变换对应菜单项），各图形变换的参数通过对话框提供（设计提供变换参数的对话框，如平移，旋转，比例等），实现二维图形的变换。（提示：在各个图形类中增加相应的成员函数实现平移；菜单选择变换弹出对应变换的参数对话框，对话框中提供参数后取出参数传递给图形对象，通过调用图形变换成员函数实现图形对象的变换）。要求实现直线段、圆、多边形等基本图形的几何变换。

三．实验过程：

(1).根据实验要求，新建菜单，增加二维图形变换子菜单，然后在菜单上添加平移，比例，对称，旋转以及错切选项。

(2).对菜单中的每一项方法构造响应函数，并给几个需要弹出对话框的选项添加对话框响应函数。

(3).在弹出的对话框输入参数，获取输入的参数，调用相应的变换函数，实现图形的变换。

四．实验结果：

结果正确。

平移xy(100, 0)

五、实验主要代码

class CTransform//二维几何变换

{

public:

CTransform();

virtual ~CTransform();

void SetMat(CP2 *,int);

void Identity();

void Translate(double,double);//平移变换矩阵

void Scale(double,double);//比例变换矩阵

void Scale(double,double,CP2);//相对于任意点的比例变换矩阵void Rotate(double);//旋转变换矩阵

void Rotate(double,CP2);//相对于任意点的旋转变换矩阵

void ReflectOrg();//原点反射变换矩阵

void ReflectX();//X轴反射变换矩阵

void ReflectY();//Y轴反射变换矩阵

void Shear(double,double);//错切变换矩阵

void MultiMatrix();//矩阵相乘

public:

double T[3][3];

CP2 *POld;

int num;

};

void CTransform::Translate(double tx,double ty)//平移变换矩阵

{

Identity();

T[2][0]=tx;

T[2][1]=ty;

MultiMatrix();

}

void CTransform::Scale(double sx,double sy)//比例变换矩阵

{

Identity();

T[0][0]=sx;

T[1][1]=sy;

MultiMatrix();

}

void CTransform::Scale(double sx,double sy,CP2 p)//相对于任意点的整体比例变换矩阵{

Translate(-p.x,-p.y);

Scale(sx,sy);

Translate(p.x,p.y);

}

void CTransform::Rotate(double beta)//旋转变换矩阵

{

Identity();

double rad=beta*PI/180;

T[0][0]=cos(rad); T[0][1]=sin(rad);

T[1][0]=-sin(rad);T[1][1]=cos(rad);

MultiMatrix();

}

实验五、二维交互式图形程序设计

一、实验目的：

1）综合使用VC++编写Win32 应用的方法（单文档、多文档、对话框）；

2 ）掌握交互式绘图程序设计及MFC 相关类的使用；

3）掌握使用MFC 的编写简单动画程序。

二、实验任务：

1）使用MFC AppWizard 建立一个SDI 程序。综合前几次二维绘图

实验的结果，实现基本功能：

建立绘制点、直线段、圆、椭圆、圆弧、多段线（折线）、多边形、贝塞尔（Bezier ）曲线的相关类（对于封闭图形，应能多种方式填充）、字符串。使用实验二中自定义的CClientDC 的派生类，实现交互式（鼠标）绘制以上图形。实现颜色、线型、字体等的交互式选择，实现除曲线、圆弧外其他图形的鼠标拾取（框选、点选）。

实现新建文件、保存文件，打开文件（打开保存的自定义图形文件，并绘制图形）。

软件界面设计（工具栏、菜单、光标等）。

可选扩展功能：

（1）实现平移、旋转、缩放、对称、错切等图形几何变换

（2）图形的显示控制包括缩放（按比例、选取框）、平移（上、小、左、右）。

（3）实现图层功能（可见性、颜色、锁定等）、图块功能（及选中

多个图形形成一组，图块的生成、引用、编辑）。

（4 ）图形的显示控制包括实时缩放、实时平移和定点平移等。（5）图形的编辑控制包括撤销、重复、剪切、复制、粘贴、删除、清除。

2 ）本任务是在以上程序的基础上，增加动画功能（可单独增加相应菜单）：

交互式绘制三个圆作为太阳、地球、月球（要求填充，注意位置。数据放入文档类，即文档类有变量太阳、地球、月球等），实现二维动画：月球绕地球转、地球自转（地球采用图案填充）、地球绕太阳公转（按时间比例，可设置参数：时间、颜色、调整大小）。三、实验过程：

1）建立绘制点、直线段、圆、椭圆、圆弧、多段线（折线）、多边形、贝塞尔（Bezier ）曲线的相关类

2）在菜单栏上增加相应的菜单，用来选择不同的功能

3）对增加的菜单栏设置ID，并且在View类中添加相应的事件响应函数，在各自的响应函数中实现各自的功能

四、实验结果：

基本功能：

扩展功能（做一个简单的太阳系）：

在附加功能中，点击“开始”图形开始变换，点击“停止”图形静止。