計(jì)算機(jī)圖形學(xué) 第1章緒論

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)陳巖Email: 辦公地點(diǎn)：信息樓312電話：82191523 資料郵箱：密碼：computer計(jì)算機(jī)圖形學(xué)p授課學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí) (40理論+8實(shí)驗(yàn))p考核方式：l平時(shí)20%+實(shí)驗(yàn)30%+期末50%p教材或參考書(shū)： 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)用技術(shù)（第3版） 陳元琰 清華大學(xué)出版社 2012計(jì)算機(jī)圖形學(xué)原理及算法教程 和青芳 清華大學(xué)出版社 2006教學(xué)要求o了解圖形系統(tǒng)的框架及其涉及的軟件、硬件技術(shù)；o了解圖形學(xué)的基本問(wèn)題，掌握?qǐng)D形學(xué)的基本概念、方法與算法；o對(duì)與圖形相關(guān)的應(yīng)用及當(dāng)前的研究熱點(diǎn)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)；o具有一定實(shí)踐體會(huì)和相關(guān)的編程能力。第1章 緒

2、論1.1 什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)1.2 研究?jī)?nèi)容1.3 與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系1.4 發(fā)展簡(jiǎn)史1.5 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)1.6 應(yīng)用領(lǐng)域1.7 C語(yǔ)言常用圖形函數(shù)1.1 什么是計(jì)算機(jī)圖形學(xué) o國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)(ISO)的定義：的定義：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是研究通過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形，并在專門(mén)顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù)的學(xué)科。p 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中，最為活躍、是計(jì)算機(jī)科學(xué)中，最為活躍、得到廣泛應(yīng)用的分支之一。得到廣泛應(yīng)用的分支之一。圖形以及構(gòu)成圖形的要素o圖形：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究對(duì)象n能夠在人的視覺(jué)系統(tǒng)中形成視覺(jué)印象的客觀對(duì)象都稱為圖形。n包括自然景物、拍攝到的圖片

3、、用數(shù)學(xué)方法描述的圖形用數(shù)學(xué)方法描述的圖形等等。o構(gòu)成圖形的要素：n幾何要素幾何要素（幾何屬性）：刻畫(huà)對(duì)象的輪廓、形狀。如：點(diǎn)、線、面、體。n非幾何要素非幾何要素（視覺(jué)屬性）：刻畫(huà)對(duì)象的顏色、材質(zhì)等。如明暗、灰度、色彩、紋理、透明性、線型、線寬計(jì)算機(jī)中表示圖形的方法o點(diǎn)陣表示（位圖）n用具有灰度或顏色信息的點(diǎn)陣來(lái)表示圖形。n簡(jiǎn)稱為圖像（數(shù)字圖像）。o參數(shù)表示（矢量圖）n由圖像的形狀參數(shù)（方程或分析表達(dá)式的系數(shù)，線段的端點(diǎn)坐標(biāo)等）+屬性參數(shù)（顏色、線型等）來(lái)表示圖形。n簡(jiǎn)稱為圖形。1.2 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容o如何在計(jì)算機(jī)中如何在計(jì)算機(jī)中表示圖形表示圖形、以及利用計(jì)算、以及利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)進(jìn)行圖形的

4、計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原圖形的計(jì)算、處理和顯示的相關(guān)原理與算法理與算法，構(gòu)成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研，構(gòu)成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。究?jī)?nèi)容。o圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)、光柵圖形生成算法、曲線曲面造型、實(shí)體造型、自然景物仿真、真實(shí)感圖形計(jì)算與顯示算法，以及科學(xué)計(jì)算可視化、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)、虛擬現(xiàn)實(shí)等。本課程主要內(nèi)容o圖形硬件、圖形標(biāo)準(zhǔn)、圖形交互技術(shù)；（第一章）o基本圖形元素的生成算法；（第二章）o圖形元素的幾何變換；（第三章）o樣條曲線和樣條曲面的插值、擬合、拼接、光順、整體和局部修改；（第四章）o自然景物的模擬生成、三維幾何造型；（第五章）o真實(shí)感圖形的生成。（第六章）1.3 與計(jì)算機(jī)圖形

5、學(xué)相關(guān)的學(xué)科o計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)o數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理o計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別1.3 與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)p 研究幾何形體在計(jì)算機(jī)中的表示、分析，研究怎樣方便靈活地建立幾何形體的數(shù)學(xué)模型，提高算法效率，在計(jì)算機(jī)內(nèi)更好地存儲(chǔ)和管理這些模型等，研究曲線、曲面的表示、生成、拼接、數(shù)據(jù)擬合。1.3 與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科o研究如何對(duì)一幅連續(xù)圖像取樣、量化以產(chǎn)生數(shù)字圖像，如何對(duì)數(shù)字圖像做各種變換以方便處理。數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理o如何濾去圖像中的無(wú)用噪聲，如何壓縮圖像數(shù)據(jù)以便存儲(chǔ)和傳輸，圖像邊緣提取，特征增強(qiáng)和提取。1.

6、3 與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科o圖形學(xué)的逆過(guò)程，分析和識(shí)別輸入的圖像并從中提取二維或三維的數(shù)據(jù)模型（特征）。手寫(xiě)體識(shí)別、機(jī)器視覺(jué)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別計(jì)算機(jī)視覺(jué)和模式識(shí)別1.3 與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)相關(guān)的學(xué)科數(shù)字圖像數(shù)據(jù)模型圖形生成（計(jì)算機(jī)圖形學(xué)）特征（模型）提取計(jì)算機(jī)視覺(jué)，模式識(shí)別模型變換（計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)）圖像變換（圖像處理）模型變換（計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)） 1.4 發(fā)展簡(jiǎn)史 o醞釀期（50年代）n1950年， MIT，第一臺(tái)圖形顯示器 ，旋風(fēng)I號(hào)(Whirlwind I)計(jì)算機(jī)的附件o類似于示波器的陰極射線管 (CRT) n50年代末期，MIT林肯實(shí)驗(yàn)室，在“旋風(fēng)”計(jì)算機(jī)上開(kāi)發(fā)SAGE空中防御系

7、統(tǒng)o光筆，交互式圖形生成技術(shù)。1.4 發(fā)展簡(jiǎn)史o萌芽期（60年代） 1962年，美國(guó)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室的Ivan.E.Sutherland發(fā)表博士論文“Sketchpad：一個(gè)人機(jī)通信的圖形系統(tǒng)”的博士論文。o首次使用Computer Graphics術(shù)語(yǔ)o計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父1.4 發(fā)展簡(jiǎn)史o發(fā)展期（70年代）n基于電視技術(shù)的光柵掃描顯示器的出現(xiàn)，圖形學(xué)進(jìn)入了第一個(gè)興盛的時(shí)期，并開(kāi)始出現(xiàn)實(shí)用的CAD圖形系統(tǒng)。n眾多商品化軟件的出現(xiàn)，使圖形標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題也被提上議程。n74年，美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)成立圖形標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(ACM SIGGRAPH)1.4 發(fā)展簡(jiǎn)史o普及期（80年代）n80年代，超大規(guī)模集成電路的

8、發(fā)展，奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，工作站的出現(xiàn)，促進(jìn)了圖形學(xué)的發(fā)展。o提高增強(qiáng)期（90年代）n朝著標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的方向發(fā)展n國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布的圖形標(biāo)準(zhǔn)也越多、且更加成熟o目前研究情況： 中國(guó)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究會(huì)/ 國(guó)際計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)會(huì)議 主要期刊：CADCAGD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào) 浙江大學(xué)：CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京大學(xué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究室：圖形軟件與可視化、人機(jī)交互與用戶界面、虛擬現(xiàn)實(shí)與多媒體等。 山東大學(xué)：信息處理與安全研究室，研究室下設(shè)兩個(gè)課題組：幾何設(shè)計(jì)與信息可視化課題組、信息安全課題組。其中SCI文章10篇，EI文章15篇。 香港大學(xué)：計(jì)算機(jī)圖

9、形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究室 哈爾濱工業(yè)大學(xué)：馬培軍、蘇曉紅 1.4 發(fā)展簡(jiǎn)史 o浙江大學(xué)：鮑虎軍金小剛1.5 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)o計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)硬件n主機(jī)l強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力l強(qiáng)大的顯示能力l個(gè)人計(jì)算機(jī)、圖形工作站n輸入輸出設(shè)備l輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、數(shù)字化儀和掃描儀。l輸出設(shè)備：打印機(jī)、面向圖像的彩色打印機(jī)和面向線條的筆式繪圖儀。1.5 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)o計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)軟件n系統(tǒng)軟件l操作系統(tǒng)l程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：C/C+n應(yīng)用軟件lAutoCAD、CorelDRAW、Freehand、3DStudio和3DMax、MAYA等。1.5 計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)o計(jì)算機(jī)圖形標(biāo)準(zhǔn)n基本圖形交換規(guī)范IGESn應(yīng)用程序與圖形

10、軟件包的接口lGKS、GKS-3D和PHIGSn圖形設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)lCGIn圖形文件標(biāo)準(zhǔn)lCGM1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（1）圖形用戶界面）圖形用戶界面（2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域CAD/CAM是CG在工業(yè)界最廣泛、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。飛機(jī)、汽車、船舶、機(jī)電、輕工、服裝的外形設(shè)計(jì)集成電路、印刷電路板的設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)基于工程圖紙的三維形體重建 孫家廣譚建榮（a）工程圖）工程圖（b）線框圖）線框圖 （c）實(shí)體圖）實(shí)體圖 （2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域基于工程圖紙的三維形體重建Boeing 777, 無(wú)紙?jiān)O(shè)計(jì)，無(wú)紙?jiān)O(shè)計(jì)，無(wú)紙制造（2）計(jì)算機(jī)輔助

11、設(shè)計(jì)與制造）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域 在飛機(jī)工業(yè)中，美國(guó)波音飛機(jī)公司已用有關(guān)的CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)波音777大型客機(jī)的整體設(shè)計(jì)和模擬，其中包括飛機(jī)外型、內(nèi)部零部件的安裝和檢驗(yàn)。使其設(shè)計(jì)制造成本下降30%以上 。 建筑和環(huán)境設(shè)計(jì)建筑和環(huán)境設(shè)計(jì)（2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域建筑和環(huán)境設(shè)計(jì)建筑和環(huán)境設(shè)計(jì)（2）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域足以亂真的由計(jì)算機(jī)制作的建筑效果圖，現(xiàn)在已成為建筑設(shè)計(jì)不可缺少的 技術(shù)。建筑和環(huán)境設(shè)計(jì)建筑和環(huán)境設(shè)計(jì)1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（3）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)商業(yè)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域n電腦游戲電腦游戲n卡通動(dòng)畫(huà)片卡通動(dòng)畫(huà)片

12、n影視特技影視特技電腦游戲電腦游戲（3）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)商業(yè)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域o由世界著名的游戲公司暴雪出品由世界著名的游戲公司暴雪出品的的3D網(wǎng)絡(luò)游戲網(wǎng)絡(luò)游戲魔獸世界魔獸世界自自其先后在北美、歐洲和韓國(guó)上市其先后在北美、歐洲和韓國(guó)上市以來(lái)，打破了多項(xiàng)紀(jì)錄，更被中以來(lái)，打破了多項(xiàng)紀(jì)錄，更被中國(guó)游戲玩家公認(rèn)為國(guó)游戲玩家公認(rèn)為“2005年最年最受期待的游戲受期待的游戲”。o據(jù)悉，在據(jù)悉，在魔獸世界魔獸世界限量公開(kāi)限量公開(kāi)測(cè)試報(bào)名首日的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)，測(cè)試報(bào)名首日的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)，就有就有10萬(wàn)玩家激情參與！萬(wàn)玩家激情參與！ 卡通動(dòng)畫(huà)卡通動(dòng)畫(huà)（3）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)商業(yè)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域1928至1938

13、年間米老鼠和唐老鴨形象誕生獅子王玩具總動(dòng)員美女與野獸精靈鼠小弟寶蓮燈（3）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)）計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)商業(yè)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域影視制作影視制作 計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)還被廣泛用于電影電視中的特計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)還被廣泛用于電影電視中的特技鏡頭的制作，產(chǎn)生以假亂真而又驚險(xiǎn)的特技效技鏡頭的制作，產(chǎn)生以假亂真而又驚險(xiǎn)的特技效果，如模擬大樓被炸、橋梁坍塌等。果，如模擬大樓被炸、橋梁坍塌等。影片影片珍珠港珍珠港劇照。劇照。由電腦制作出的災(zāi)難由電腦制作出的災(zāi)難景象。景象。1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（4）計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)藝術(shù)藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)領(lǐng)域（i）計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像合成藝術(shù)（4）計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)藝術(shù)藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)領(lǐng)域（ii）計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)藝術(shù)）計(jì)算機(jī)

14、圖形設(shè)計(jì)藝術(shù) 1.5 應(yīng)用領(lǐng)域（4）計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)藝術(shù)藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)領(lǐng)域（iii）工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)）工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì) 1.5 應(yīng)用領(lǐng)域（4）計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)藝術(shù)藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)領(lǐng)域（iV）廣告設(shè)計(jì)）廣告設(shè)計(jì) 1.5 應(yīng)用領(lǐng)域（4）計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)藝術(shù)藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)領(lǐng)域（V）紡織品和服裝設(shè)計(jì)）紡織品和服裝設(shè)計(jì) 1.5 應(yīng)用領(lǐng)域（4）計(jì)算機(jī)藝術(shù)計(jì)算機(jī)藝術(shù)藝術(shù)領(lǐng)域藝術(shù)領(lǐng)域（Vi）鋼筆畫(huà)效果）鋼筆畫(huà)效果 1.5 應(yīng)用領(lǐng)域 鋼 筆 素 描 產(chǎn)鋼 筆 素 描 產(chǎn)生于中世紀(jì)，生于中世紀(jì)，從從19世紀(jì)開(kāi)始世紀(jì)開(kāi)始成為一門(mén)藝術(shù)，成為一門(mén)藝術(shù)，然而用計(jì)算機(jī)然而用計(jì)算機(jī)模擬鋼筆繪畫(huà)模擬鋼筆繪畫(huà)卻是卻是20世紀(jì)世紀(jì)90年代的事情。

15、年代的事情。華盛頓大學(xué)的 Georges Winkenblach繪制的壺和碗（Siggraph96） 1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（5）過(guò)程控制過(guò)程控制n石油化工、金屬冶煉、電網(wǎng)控制的工作人員根據(jù)設(shè)備關(guān)鍵部位的傳感器送來(lái)得圖像和數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控n機(jī)場(chǎng)、鐵路的調(diào)度人員通過(guò)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生運(yùn)行狀態(tài)信息來(lái)調(diào)整空中交通和鐵路運(yùn)輸1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（6）系統(tǒng)環(huán)境模擬系統(tǒng)環(huán)境模擬 飛行模擬艙用光柵掃描器產(chǎn)生駕駛員在駕駛艙中預(yù)期所能看到的景象，對(duì)飛行員進(jìn)行單飛前的地面訓(xùn)練和飛機(jī)格斗訓(xùn)練等1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（7）事務(wù)和商務(wù)數(shù)據(jù)的圖形顯示事務(wù)和商務(wù)數(shù)據(jù)的圖形顯示n繪制表示經(jīng)濟(jì)信息的各類二、三維統(tǒng)計(jì)管理圖表n信息可視化:信

16、息流量，商業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，股市行情1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（8）地形地貌和自然資源的圖形顯示地形地貌和自然資源的圖形顯示n地理信息系統(tǒng)（GIS）n數(shù)字地球，地形數(shù)據(jù)作為載體，（70）全球信息化.n軍事，政府決策，旅游，資源調(diào)查。n地理圖、地形圖、礦藏分布圖、氣象氣流圖、植物分布圖1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（9）科學(xué)計(jì)算的可視化科學(xué)計(jì)算的可視化n不同于可視化計(jì)算n科學(xué)計(jì)算可視化是o將科學(xué)計(jì)算過(guò)程中的數(shù)據(jù)及結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像o實(shí)際上也包括了工程計(jì)算可視化和測(cè)量數(shù)據(jù)可視化o其核心是三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化。n可應(yīng)用于氣象預(yù)報(bào)、（CT）醫(yī)學(xué)圖象重建、流場(chǎng)、湍流、激波、石油地質(zhì)勘探、環(huán)境保護(hù)、核爆炸模擬、計(jì)算流體力學(xué)、天體物理、分

17、子生物學(xué)、有限元分析、等許多領(lǐng)域。 1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（10）虛擬手術(shù)仿真虛擬手術(shù)仿真 將醫(yī)用將醫(yī)用CT掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維圖象，并通過(guò)掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維圖象，并通過(guò)一定的技術(shù)生成在人體內(nèi)漫游的圖象，使得醫(yī)生能夠一定的技術(shù)生成在人體內(nèi)漫游的圖象，使得醫(yī)生能夠看到并準(zhǔn)確地判別病人的體內(nèi)的患處，然后通過(guò)碰撞看到并準(zhǔn)確地判別病人的體內(nèi)的患處，然后通過(guò)碰撞檢測(cè)一類的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手術(shù)效果的反饋，幫助醫(yī)生成功檢測(cè)一類的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手術(shù)效果的反饋，幫助醫(yī)生成功完成手術(shù)。完成手術(shù)。 （10）虛擬手術(shù)仿真o臺(tái)灣臺(tái)灣pcexpertpcexpert公司研制的公司研制的LSVRLSVR系統(tǒng)逼真地模系統(tǒng)逼真地模擬了腹腔手術(shù)，

18、進(jìn)行過(guò)程教學(xué)、手術(shù)成果檢擬了腹腔手術(shù)，進(jìn)行過(guò)程教學(xué)、手術(shù)成果檢驗(yàn)等驗(yàn)等 腹腔虛擬手術(shù)系統(tǒng)1.6 應(yīng)用領(lǐng)域（11）多媒體應(yīng)用多媒體應(yīng)用oCAI， 教學(xué)娛樂(lè)。o在計(jì)算機(jī)控制下，對(duì)多種媒體信息進(jìn)行生成、操作、表現(xiàn)、存儲(chǔ)、通信、或集成的信息系統(tǒng)o計(jì)算機(jī)處理的常見(jiàn)媒體：文本、圖形、圖像、語(yǔ)音、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)o特點(diǎn)：媒體的多樣性、操作的交互性、系統(tǒng)的集成性1.7 C語(yǔ)言常用圖形函數(shù)o#include “graphics.h” o1、圖形模式的初始化和關(guān)閉、圖形模式的初始化和關(guān)閉（1）顯示器有兩種顯示模式：文本模式：默認(rèn)模式，只能顯示文本，圖形函數(shù)不能工作。圖形模式：圖形函數(shù)可以工作，能夠顯示圖形，并且有

19、專門(mén)的文本輸出函數(shù)。（2）圖形模式初始化函數(shù)void initgraph(int *gdriver, int *gmode, char *path);其中：gdriver和gmode分別表示圖形驅(qū)動(dòng)器和模式, path是指圖形驅(qū)動(dòng)程序所在的目錄路徑。圖形驅(qū)動(dòng)程序由Turbo C出版商提供, 文件擴(kuò)展名為.BGI。根據(jù)不同的圖形適配器有不同的圖形驅(qū)動(dòng)程序。例如對(duì)于EGA、VGA 圖形適配器就調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序EGAVGA.BGI。 1、圖形模式的初始化和關(guān)閉、圖形模式的初始化和關(guān)閉圖形驅(qū)動(dòng)器、圖形模式的符號(hào)常數(shù)及對(duì)應(yīng)的分辨率 o例如：設(shè)置VGA高分辨率圖形模式int gdriver,gmode;gdr

20、iver=VGA;gmode=VGAHI;initgraph(&gdriver, &gmode, C:/Win-TC/projects);o自動(dòng)檢測(cè)int gdriver=DETECT, gmode;initgraph(&gdriver, &gmode, C:/Win-TC/projects);（3）關(guān)閉 Closegraph();程序1#include graphics.hvoid main() int gdriver,gmode; gdriver=DETECT; initgraph(&gdriver,&gmode,C:/Win-TC/proj

21、ects); rectangle(100,100,300,250); getch(); closegraph(); 2、屏幕顏色的設(shè)置和清屏函數(shù)、屏幕顏色的設(shè)置和清屏函數(shù)（1）設(shè)置背景色: void setbkcolor( int color);（2）設(shè)置前景色:void setcolor(int color); 表2有關(guān)屏幕顏色的符號(hào)常數(shù)表符號(hào)常數(shù)數(shù)值 含義 符號(hào)常數(shù) 數(shù)值 含義BLACK0黑色 DARKGRAY 8 深灰BLUE 1蘭色 LIGHTBLUE 9 深蘭GREEN 2 綠色 LIGHTGREEN 10淡綠CYAN 3青色LIGHTCYAN 11淡青RED4紅色LIGHTRED

22、12淡紅MAGENTA 5洋紅 LIGHTMAGENTA 13淡洋紅BROWN6棕色YELLOW 14黃色LIGHTGRAY 7淡灰WHITE15白色2、屏幕顏色的設(shè)置和清屏函數(shù)、屏幕顏色的設(shè)置和清屏函數(shù)（3）清除圖形屏幕內(nèi)容使用清屏函數(shù), 其調(diào)用格式如下: void cleardevice(void); 清除前景圖形，不清除背景。 3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)（1）畫(huà)點(diǎn)(i) void putpixel(int x, int y, int color);(ii) int getpixel(int x, int y); 獲得當(dāng)前點(diǎn)(x, y)的顏色值。（2）有關(guān)坐標(biāo)位置的函數(shù)int getm

23、axx(void); 返回x軸的最大值。int getmaxy(void); 返回y軸的最大值。int getx(void); 返回游標(biāo)在x軸的位置。int gety(void); 返回游標(biāo)有y軸的位置。void moveto(int x, int y);移動(dòng)游標(biāo)到(x, y)點(diǎn)。void moverel(int dx, int dy);移動(dòng)游標(biāo)從現(xiàn)行位置(x, y)移動(dòng)到(x+dx, y+dy)的位置, 移動(dòng)過(guò)程中不畫(huà)點(diǎn)。3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)o（3）畫(huà)線函數(shù)void line(int x0, int y0, int x1, int y1); 畫(huà)一條從點(diǎn)(x0, y0)到(x1, y

24、1)的直線。void lineto(int x, int y); 畫(huà)一條從現(xiàn)行游標(biāo)到點(diǎn)(x, y)的直線。void linerel(int dx, int dy); 畫(huà)一條從現(xiàn)行游標(biāo)(x, y)到按相對(duì)增量確定的點(diǎn)(x+dx, y+dy)的直線。程序2#include graphics.hmain() int driver=DETECT,mode; initgraph(&driver,&mode,C:/Win-TC/projects); cleardevice(); setbkcolor(WHITE); setcolor(RED); line(10,10,50,10); lin

25、e(50,10,50,50); line(50,50,10,50); line(10,50,10,10); setcolor(GREEN); moveto(110,110); lineto(150,110); lineto(150,150); lineto(110,150); lineto(110,110); setcolor(YELLOW); moveto(210,210); linerel(40,0); linerel(0,40); linerel(-40,0); linerel(0,-40);59 getch(); closegraph(); 3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)（4）簡(jiǎn)單圖形

26、類ovoid circle(int x, int y, int radius); 以(x, y)為圓心, radius為半徑, 畫(huà)一個(gè)圓。ovoid arc(int x, int y, int stangle, int endangle, int radius);以(x, y)為圓心, radius為半徑, 從stangle開(kāi)始到endangle結(jié)束(用度表示)畫(huà)一段圓弧線。逆時(shí)針?lè)较?。ovoid ellipse(int x, int y, int stangle, int endangle, int xradius, int yradius); 以(x, y)為中心, xradius, yr

27、adius為x軸和y軸半徑, 從角stangle開(kāi)始endangle結(jié)束畫(huà)一段橢圓線, 當(dāng)stangle=0, endangle=360時(shí),畫(huà)出一個(gè)完整的橢圓。3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)ovoid rectangle(int x1, int y1, int x2, inty2);以(x1, y1)為左上角, (x2, y2)為右下角畫(huà)一個(gè)矩形框。ovoid drawpoly(int numpoints, int *polypoints); 畫(huà)一個(gè)頂點(diǎn)數(shù)為numpoints,各頂點(diǎn)坐標(biāo)由polypoints 給出的多邊形。polypoints整型數(shù)組必須至少有2倍頂點(diǎn)數(shù)個(gè)無(wú)素。每一個(gè)頂點(diǎn)的坐

28、標(biāo)都定義為x, y, 并且x在前。值得注意的是當(dāng)畫(huà)一個(gè)封閉的多邊形時(shí), numpoints 的值取實(shí)際多邊形的頂點(diǎn)數(shù)加1, 并且數(shù)組polypoints中第一個(gè)和最后一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)相同。程序3#include graphics.hmain() int driver=DETECT,mode; int a=150,b; initgraph(&driver,&mode,); cleardevice(); for(b=10;b=140;b+=10) ellipse(320,240,0,360,a-b,b); getch(); closegraph(); 程序4#include graph

29、ics.hmain() int driver=DETECT,mode; int i,j; initgraph(&driver,&mode,); cleardevice(); for(i=0;i16;i+) setbkcolor(i); for(j=0;j16;j+) setcolor(j); circle(100+j*25,240,100); getch(); getch(); closegraph(); 程序5#include#includeint main() int gdriver, gmode, i; int arw16=200, 102, 300, 102, 300,

30、 107, 330, 100, 300, 93, 300, 98, 200, 98, 200, 102; gdriver=DETECT; initgraph(&gdriver, &gmode, ); setbkcolor(BLUE); cleardevice(); setcolor(12);/*設(shè)置作圖顏色*/ drawpoly(8, arw);/*畫(huà)一箭頭*/ getch(); closegraph(); return 0; 3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)（5）設(shè)定線型函數(shù) void setlinestyle(intlinestyle, unsignedupattern, i

31、nt width); 其中l(wèi)inestyle是線形狀的規(guī)定，width是線的寬度。表3. 有關(guān)線的形狀(linestyle)符號(hào)常數(shù) 數(shù)值含義SOLID_LINE 0 實(shí)線DOTTED_LINE1 點(diǎn)線CENTER_LINE2 中心線DASHED_LINE3 點(diǎn)畫(huà)線 USERBIT_LINE 4 用戶定義線表4. 有關(guān)線寬(thickness) 符號(hào)常數(shù)數(shù)值 含義 NORM_WIDTH 1 一點(diǎn)寬 THIC_WIDTH 3 三點(diǎn)寬 對(duì)于upattern, 只有l(wèi)inestyle選USERBIT_LINE 時(shí)才有意義( 選其它線型, uppattern取0即可)。 uppattern的16位二進(jìn)

32、制數(shù)的每一位代表一個(gè)象元, 如果那位為1, 則該象元打開(kāi), 否則該象元關(guān)閉。程序6#include graphics.hmain() int driver=DETECT,mode; int i,j,x=50,y=50,k=1; initgraph(&driver,&mode,); cleardevice(); setbkcolor(11); setcolor(4); for(j=1;j=2;j+) for(i=0;i4;i+) setlinestyle(i,0,k); rectangle(x,y,x+210,y+80); x=x+100; y=y+40; k=3; x=50;

33、y=250; getch(); cleardevice(); setlinestyle(4,511,3); rectangle(x,y,x+210,y+80); getch(); closegraph(); 3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)（6）封閉圖形的填充（i）設(shè)置填充模式ovoid setfillstyle(int pattern, int color); color的值是當(dāng)前屏幕圖形模式時(shí)顏色的有效值。pattern的值及與其等價(jià)的符號(hào)常數(shù)如表5所示。 表5. 關(guān)于填充式樣pattern的規(guī)定 符號(hào)常數(shù)數(shù)值含義 EMPTY_FILL 0以背景顏色填充 SOLID_FILL 1以實(shí)填充 L

34、INE_FILL2以直線填充 LTSLASH_FILL 3以斜線填充(陰影線) SLASH_FILL 4以粗斜線填充(粗陰影線) BKSLASH_FILL 5以粗反斜線填充(粗陰影線) LTBKSLASH_FILL 6以反斜線填充(陰影線) HATCH_FILL 7以直方網(wǎng)格填充 XHATCH_FILL8以斜網(wǎng)格填充 INTTERLEAVE_FILL 9以間隔點(diǎn)填充 WIDE_DOT_FILL10 以稀疏點(diǎn)填充 CLOSE_DOS_FILL 11 以密集點(diǎn)填充 USER_FILL 12 以用戶定義式樣填充 3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)（6）封閉圖形的填充（ii）任意封閉圖形的填充ovoid

35、floodfill(int x, int y, int border);其中: x, y為封閉圖形內(nèi)的任意一點(diǎn)。border為邊界的顏色, 也就是封閉圖形輪廓的顏色。調(diào)用了該函數(shù)后, 將用規(guī)定的顏色和圖模填滿整個(gè)封閉圖形。程序7/* 填充一個(gè)具有交叉陰影線的洋紅色橢圓*/#include graphics.hmain() int driver=DETECT,mode; initgraph(&driver,&mode,); cleardevice(); setbkcolor(9); ellipse(100,100,0,360,80,40); setfillstyle(XHATCH

36、_FILL,YELLOW); floodfill(100,100,WHITE); getch(); closegraph(); 程序8#include#includemain()int gdriver, gmode;gdriver=DETECT;initgraph(&gdriver, &gmode, );setbkcolor(BLUE);cleardevice();setcolor(LIGHTRED);setlinestyle(0,0,3);setfillstyle(3,WHITE); /*設(shè)置填充方式*/bar3d(100,200,400,350,200,1); /*畫(huà)長(zhǎng)方體

37、并填充*/floodfill(450,300,LIGHTRED); /*填充長(zhǎng)方體另外兩個(gè)面*/floodfill(250,150, LIGHTRED);rectangle(450,400,500,450); /*畫(huà)一矩形*/floodfill(470,420, LIGHTRED); /*填充矩形*/getch();closegraph();3、基本圖形函數(shù)、基本圖形函數(shù)（6）封閉圖形的填充（iii）選擇用戶定義的填充模式 void setfillpattern(char *upattern, int color); 程序7fu/* 填充一個(gè)具有交叉陰影線的洋紅色橢圓*/#include gr

38、aphics.hmain() int driver=DETECT,mode;char pattern8 = 0 x01, 0 x70, 0 x20, 0 x27, 0 x24, 0 x24, 0 x07, 0 x00; initgraph(&driver,&mode,); cleardevice(); setbkcolor(GREEN); setcolor(RED); ellipse(100,100,0,360,80,40); setfillpattern(pattern,YELLOW); setfillstyle(12,WHITE); floodfill(100,100,RE

39、D); getch(); closegraph(); 4、屏幕操作函數(shù)、屏幕操作函數(shù)ounsigned imagesize(int xl,int yl,int x2,int y2); 測(cè)試要保存左上角為(xl,yl), 右上角為(x2,y2)的圖形屏幕區(qū)域內(nèi)的全部?jī)?nèi)容需多少個(gè)字節(jié)。ovoid getimage(int xl,int yl, int x2,int y2, void *mapbuf);將左上角為(xl,yl), 右上角為(x2,y2)的圖形屏幕區(qū)域內(nèi)的圖像保存在內(nèi)存中，指針為mapbuf。ovoid putimge(int x, int y, void * mapbuf, int

40、op); 該圖像輸出到左上角為點(diǎn)(x, y)的位置上, 其中putimage()函數(shù)中的參數(shù)op規(guī)定如何釋放內(nèi)存中圖像，具體值如表6所示。 表6. putimage()函數(shù)中的op值 符號(hào)常數(shù) 數(shù)值含 義 COPY_PUT 0 復(fù)制XOR_PUT1 與屏幕圖像異或的復(fù)制OR_PUT 2 與屏幕圖像或后復(fù)制AND_PUT 3 與屏幕圖像與后復(fù)制NOT_PUT4 復(fù)制反像的圖形 程序9/* 模擬兩個(gè)小球動(dòng)態(tài)碰撞過(guò)程*/#include graphics.h“ #include conio.hmain() int driver=DETECT,mode,size,i; void *buf; initgraph(&driver,&mode,); cleardevice(); setcolor(LIGHTR