谷萌計算機圖形學(xué)實驗

1、實驗報告 題 目： 計算機圖形學(xué) 院 （系）：信息與控制工程學(xué)院專業(yè)班級： 計算機1202 姓 名： 谷萌 學(xué) 號： 120620218 指導(dǎo)教師： 周方曉 2015年12月 12日實驗一 熟悉Windows圖形開發(fā)環(huán)境一、實驗?zāi)康?#160;1. 熟悉VisualC+6.0的開發(fā)環(huán)境； 2. 掌握Windows圖形輸出的方法； 3. 理解設(shè)備環(huán)境、畫筆、畫刷的概念，掌握常用的繪制函數(shù)。 二、實驗原理 原理：使用Visual C+在Windows下進行圖形程序設(shè)計 三、實驗內(nèi)容 內(nèi)容: 

2、;編寫程序，要求如下： 1. 定義一支紅色畫筆，繪制一個正方形； 2. 用不同顏色的線條連接互不相臨的兩個頂點； 3. 用不同顏色的畫刷填充用上述方法所形成的圖形的每一個區(qū)域。四、實驗步驟使用Visual C+在Windows下進行圖形程序設(shè)計的基本步驟是：（1）在繪制之前，創(chuàng)建繪圖工具并設(shè)置相關(guān)的顏色、線型、線寬等屬性；（2）調(diào)用相關(guān)的繪圖函數(shù)選擇繪圖工具并進行繪圖；（3）在繪制之后，恢復(fù)原有的繪圖工具。五、實驗環(huán)境  已安裝visual C+6.0的Windows XP計算機一臺，u盤

3、60;六、實驗結(jié)果及分析 運行結(jié)果如圖所示 分析： 代碼調(diào)試完畢，編譯運行，按預(yù)期結(jié)果輸出。七、實驗小結(jié)   對我來說這次實驗既是一次挑戰(zhàn)也是一次全新的學(xué)習(xí)機會。當(dāng)然這也是我第一次編寫Windows圖形程序，所以在編寫過程中發(fā)現(xiàn)了許多問題，比如說vc+6.0軟件存在問題，導(dǎo)致程序總是出現(xiàn)一些莫名其妙的錯誤，像無法打開工程，自動關(guān)閉等等。后來，經(jīng)過詢問老師和上網(wǎng)查詢，才發(fā)現(xiàn)是軟件和我的系統(tǒng)有兼容性問題，與一些軟件也存在沖突。后來在網(wǎng)上的建議，我換成Windows xp的虛擬機中運行，此問題得到了解決。 除此之外，程序編寫時將工程類型創(chuàng)建

4、錯了，導(dǎo)致無法連接成功。后來經(jīng)過上網(wǎng)搜索相關(guān)內(nèi)容解決了此問題。然后在調(diào)用一些畫圖的函數(shù)時對函數(shù)體了解不多，導(dǎo)致函數(shù)調(diào)用出錯。實驗二 創(chuàng)建VC6.0下 OpenGL繪圖程序的基本框架一、 實驗?zāi)康?#160;1. 了解使用VC6.0下 OpenGL繪圖程序的基本框架 2. 掌握理解簡單的OpenGL程序結(jié)構(gòu)； 3. 掌握OpenGL提供的基本圖形函數(shù)，尤其是生成點、線、面的函數(shù)。二、 實驗環(huán)境 安裝有Visual C+ 6.0的windowXp計算機一臺，u盤。三、 實驗原理內(nèi)容步驟 新建工程，在

5、工程設(shè)置鏈接L對象庫模版中添加OPENGL庫，即opengl32.lib glu32.lib glaux.lib如圖所示：在Visual C+中，修改視圖類成員函數(shù)代碼實現(xiàn)OpenGL繪圖的過程如下：在(文件名.view)視圖類中改造PreCreateWindow函數(shù)：將窗口的客戶區(qū)設(shè)置為OpenGL能夠支持的風(fēng)格。具體添加代碼如下：cs.style|=WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS;在工具欄的視圖類向?qū)е刑砑硬⒏脑霴nCreate函數(shù)：定義像素存儲格式，并創(chuàng)建一個OpenGL操作所必須的繪圖上下文RC(Rendering Context)。使用一個PIXELF

6、ORMATDESCRIPTOR結(jié)構(gòu)來指定像素格式，使用wglCreateContext()函數(shù)創(chuàng)建繪圖上下文RC。添加頭文件： #include "GLglu.h"#include "GLgl.h"#include "GLglaux.h"OnCreate函數(shù)中具體添加代碼如下：/首先定義像素存儲格式PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd= sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), / pfd的大小 1, /結(jié)構(gòu)的版本號 PFD_DRAW_TO_WINDOW| /支持window PFD_SUPPORT_

7、OPENGL| /支持OpenGL PFD_DOUBLEBUFFER, /雙緩存 PFD_TYPE_RGBA, /RGBA顏色模式 24, /24位顏色深度緩存 0,0,0,0,0,0, /color bits ignored 0, /no alpha buffer0, /shift bit ignored0, /不使用累積緩存0,0,0,0, /accum bits ignored32, /32位z緩沖0, /不使用模板緩存0, /no auxiliary bufferPFD_MAIN_PLANE, /選擇主層面0, /保留0,0,0 /layer masks ignored;CClient

8、DC dc(this);int pixelFormat=ChoosePixelFormat(dc.m_hDC,&pfd);BOOL success=SetPixelFormat(dc.m_hDC,pixelFormat,&pfd);/創(chuàng)建繪圖上下文RCHGLRC m_hRC=wglCreateContext(dc.m_hDC);在工具欄的視圖類向?qū)е刑砑硬⒏脑霴nSize函數(shù)：當(dāng)視圖尺寸變化是，應(yīng)及時將新的客戶區(qū)尺寸通知OpenGL，方能夠正確在窗口客戶區(qū)域顯示二維場景，通過命令glViewport完成這項工作：glViewport(0,0,cx,cy);具體添加代碼如下：if

9、(cy>0&&cx>0)glViewport(0,0,cx,cy); /視口設(shè)置成應(yīng)用程序的視圖的大小glMatrixMode(GL_PROJECTION);/投影矩陣模式glLoadIdentity();/if.else.語句是平行投影的實現(xiàn)方式/參數(shù)：左、右、下、上、近、遠if(cx<=cy) /原先是3.0 左，右，下，上，近，遠glOrtho(-4.0,4.0,-4.0*(GLfloat)cx/(GLfloat)cy, 4.0*(GLfloat)cx/(GLfloat)cy,-10.0,10.0);elseglOrtho(-4.0,4.0,-4.0*(

10、GLfloat)cy/(GLfloat)cx, 4.0*(GLfloat)cy/(GLfloat)cx,-10.0,10.0);/elseglFrustum(-2.0,2.0,-2.0*cy/double(cx),2.0*cy/double(cx),2.0,6.0);/*可以乘一個自定義的投影矩陣實現(xiàn)投影： double ProjectMatrix44; . 計算投影矩陣ProjectMatrixglMultMatrixd(&ProjectMatrix00);*/glMatrixMode(GL_MODELVIEW);/以下是模型變換矩陣模式glTranslatef(0.0,0.0,-4

11、.0); /拉開視點和物體glRotated(20,0.5,1.0,0.5);在工具欄的視圖類向?qū)е刑砑硬⒏脑霴nEraseBkgnd函數(shù)：重載視圖類的OnEraseBkgnd成員，使之返回TRUE值可以阻止Windows重畫窗口背景，因為OpenGL自己會設(shè)置窗口背景，這樣可以防止窗口頻繁刷新(如移動窗口)時產(chǎn)生的閃爍現(xiàn)象。在工具欄的視圖類向?qū)е刑砑硬⒏脑霴nDestroy函數(shù)：在OnDestroy成員中需要釋放OnCreate成員中RC所占用的資源，命令wglDeleteContext可以完成這個工作，但在釋放RC之前，還需要使用命令wglMakeCurrent()斷開RC與設(shè)備描述表DC

12、的連接。具體代碼如下：wglMakeCurrent(NULL,NULL);wglDeleteContext(m_hRC);添加成員變量：改造OnDraw：根據(jù)當(dāng)前的視點、視距、觀看方向等參數(shù)，設(shè)置合適的OpenGL視景體屬性，使用戶能夠看到預(yù)期的場景外觀。添加的代碼如下：wglMakeCurrent(pDC->m_hDC,m_hRC);DrawScene(); /用戶自定義函數(shù)，用來編寫OpenGL繪制語句的wglMakeCurrent(pDC->m_hDC,NULL);添加成員函數(shù)：在DrawScene( )函數(shù)中編寫具體的繪圖程序。首先需要設(shè)置視點、視距和觀看方向等場景參數(shù)，然

13、后繪制圖元。四、 實驗結(jié)果編譯并運行該程序1. 該程序的作用是在一個黑色的窗口中央畫一個矩形、三角形和三個點。圖2-1是示范程序的結(jié)果，添加代碼，在原有結(jié)果基礎(chǔ)上添加三條直線組成新的三角形（如圖2-2所示），將增加的代碼寫在實驗報告紙上。 2. 使用Visual Studio C+編譯已有項目工程，并編寫代碼生成以下圖形，如圖2-3所示。 3. 在此基礎(chǔ)上，修改各頂點顏色，使得每個頂點顏色不一樣，多邊形內(nèi)部顏色漸變，如圖2-4所示（該程序需使用雙緩存區(qū)）。  3、在此基礎(chǔ)上，修改各頂點顏色，使得每個頂點顏色不一樣，多邊形內(nèi)部顏色漸變，如圖2-4所示（該程

14、序需使用雙緩存區(qū)）。 五、實驗小結(jié) 通過本次實驗，使我對VC6.0下 OpenGL繪圖程序的基本框架有了許多的理解，同時也掌握了一些簡單的OpenGL程序結(jié)構(gòu)，對OpenGL提供的基本圖形函數(shù)，有了許多了解，其中尤其是生成點、線、面的函數(shù)的使用，有了非常多的理解。實驗三 用OpenGL繪制基本圖元（直線、多邊形等）一、 實驗?zāi)康?#160;1. 學(xué)會使用OpenGL繪制基本圖元； 2. 利用OpenGL實現(xiàn)實線，虛線，點劃線的繪制，及kock曲線。二、 實驗原理該實驗是基于實驗二基礎(chǔ)上，步驟省略。添加成員函數(shù)int DrawGLSce

15、ne(GLvoid)：實驗代碼如下：int DrawGLScene(GLvoid)/ Here's Where We Do All The DrawingglClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/ Clear Screen And Depth BufferglLoadIdentity();/ Reset The Current Modelview Matrix/Draw lineglBegin(GL_LINES);glColor3f(1.0,0.0,0.0);/設(shè)置顏色為紅色glVertex2f(0,0);glVertex2

16、f(1,1);glColor3f(0.0,1.0,0.0);/設(shè)置顏色為綠色glVertex2f(0.2,0);glVertex2f(1.2,1);glEnd();glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);/ Move Left 1.5 Units And Into The Screen 6.0 / Drawing TrianglesglBegin(GL_TRIANGLES);/ Drawing Using TrianglesglVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);/ TopglVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ Bottom L

17、eftglVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ Bottom RightglEnd();/ Finished Drawing The TriangleglTranslatef(3.0f,0.0f,0.0f);/ Move Right 3 Units / Draw QuadglBegin(GL_QUADS);/ Draw A QuadglVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);/ Top LeftglVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);/ Top RightglVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ Bottom Ri

18、ghtglVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ Bottom LeftglEnd();/ Done Drawing The Quadreturn TRUE;/ Keep Going三、實驗內(nèi)容 1. 用OpenGL程序繪制實現(xiàn)，虛線和點劃線 2. 用OpenGL程序，分別以直線和正三角形為初始生成員，實現(xiàn)迭代次數(shù)在6次以內(nèi)的kock曲線，要求用鍵盤交互控制迭代次數(shù)。 四、實驗環(huán)境  安裝有Visual C+6.0的windowXp計算機一臺，u盤 五、實驗步驟 1）相關(guān)算法

19、及原理描述 直線的繪制 在OpenGL中繪制直線通過指定直線段的端點來實現(xiàn)，用glVertex函數(shù)指定直線段端點的坐標(biāo)位置，用glBegin/glEnd函數(shù)對包含一系列的點坐標(biāo)，并利用符號常量解釋這些點構(gòu)成直線的方式。  虛線的繪制 繪制虛線需要先調(diào)用函數(shù)過了Enable（GL_LINE_STIPPLE）；打開劃線模式。然后，函數(shù)glLineStipple將建立用于劃線的模式 glLineStipple（Glint factor, GLushort pattern）； Kock曲線 Kock曲線的初始生成

20、員是一條直線，生成規(guī)則是將直線段分為三等分，首尾兩段保持不變，中間用兩段等長且互成60°角的直線段代替。這樣，直線段被分成四段，每段長度都只有原來的1/3。Kock曲線的分形維數(shù)為D=ln4/ln31.26186 假設(shè)原直線的首尾點是P0（x0，y0），P1（x1，y1），則新的四段直線段的五個端點坐標(biāo)分別為 (x0 , y0)      (x0+(x1-x0)/3 , y0+(y1-y0)/3)  (x1+x0)/2±(y0-y1)3

21、/6 , (y1+y0)/2±(x1-x0)3/6) (x0+2(x1-x0)/3 , y0+2(y1-y0)/3)  (x1 , y1) 其中，第三個點坐標(biāo)公式中的正負號表示中間兩條心直線段處于元直線段的哪一側(cè)。根據(jù)這一規(guī)則迭代六次。六、實驗結(jié)果及分析 程序調(diào)試、測試與運行結(jié)果分析：  直線的繪制結(jié)果 虛線的繪制結(jié)果 Kock曲線繪制結(jié)果 六、實驗小結(jié) 通過本次實驗使我學(xué)會使用OpenGL繪制基本圖元，并利用OpenGL實現(xiàn)實線，虛線，點劃線的繪制，及對

22、kock曲線，對直線、虛線、Kock曲線的繪制有了一定的了解與掌握。通過實驗，對圖形學(xué)中所用算法也有了更深的認識，并且通過從八分圓構(gòu)造完整圓的過程，學(xué)會了圖形學(xué)算法設(shè)計的一種思想實驗四 用OpenGL生成NURBS曲線一、實驗?zāi)康?#160;  （1）理解Bézier曲線和B樣條曲線的定義、性質(zhì)及繪制算法； （2）理解OpenGL中窗口坐標(biāo)與世界坐標(biāo)的映射關(guān)系； （3）掌握OpenGL的Bézier曲線和NURBS曲線的繪制方法。二、實驗原理，內(nèi)容及步驟在OopenGL中，GLU函數(shù)庫提供了一個NURBS接口。用戶需要提供的數(shù)據(jù)包括控

23、制點、節(jié)點等數(shù)據(jù)，控制點描述曲線的大致形狀，節(jié)點控制B樣條函數(shù)的形狀。繪制一條NURBS曲線的步驟：（1）提供控制點序列和節(jié)點序列；（2）創(chuàng)建一個NURBS對象，設(shè)置NURBS對象屬性；（3）繪制曲線； 創(chuàng)建一個NURBS對象，用如下兩條語句： GLUnurbsObj *theNurbs； theNurbs=gluNewNurbsRender( )；創(chuàng)建對象后，用如下函數(shù)設(shè)置NURBS對象屬性：void gluNurbsProperty(GLUnurbsObj * nobj，GLenum property，Glfloat value)； 曲線的繪制是在gluBeginCurve( )/gluEndCurve( )函數(shù)對中完成。繪制曲線的函數(shù)為：void gluNurbsCurve (GLUnurbsObj * nobj，GLint nknots，GLfloat * knot，GLint stride，GLfloat *ctlarray，GLint order，GLenum type)；具體參數(shù)含義在下面程序?qū)崿F(xiàn)中解釋。添加成員函數(shù)DrawNurbsCurve( ):void CView:DrawNurbsCurve( )GLfloat controlPoints73 = -1.5f, -0.5f, 0.0f, -1.0f