圖形學試驗報告

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計算機圖形學

試驗報告

姓名：張曉波

學號：09008132

2023年12月

試驗4通過層級建模，建立可交互三維物體試驗目的

1.2.3.

進一步了解OpenGL程序的結構。

理解運用OpenGL進行層級建模的思想。

利用層級建模方式建立可以實現(xiàn)簡單交互控制的三維物體。

試驗要求

1.2.3.

明確試驗目的，按試驗內(nèi)容及基本步驟完成試驗。

在試驗過程中，結合思考與探究中的問題，通過試驗進行理解。理解并把握本試驗的內(nèi)容。

試驗內(nèi)容及基本步驟

1.模型設計

考慮到可以表達層級建模的概念，設計了一個由6個圓形組成的“玩具蛇〞，每個圓形代表一個關節(jié)，形彼此相切，半徑逐漸減小，最初狀態(tài)是組成一個直線，讓用戶可以交互控制每一個關節(jié)，控制其X、Y、Z三軸的旋轉。與機器手臂的概念類似。要讓物體具有層次感，則考慮讓每一節(jié)的材質(zhì)都不同。

繪制前準備：

-(void)drawRect:(NSRect)rect{=4;vy=4;vz=4;glViewport(0,0,610,610);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glFrustum(-2,2,-2,2,3,20);glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();gluLookAt(,vy,vz,0,0,0,0,1,0);glEnable(GL_CULL_FACE);glFrontFace(GL_CW);

}

glCullFace(GL_BACK);//繪圖控制glShadeModel(GL_SMOOTH);glEnable(GL_DEPTH_TEST);

x1=x2=x3=x4=x5=x6=y1=y2=y3=y4=y5=y6=z1=z2=z3=z4=z5=z6=0;

分析：采用18個變量來保存各個關節(jié)的旋轉狀況。因此每次繪制之前先單位化模型視圖矩陣，然后從底層的圓形畫起。由于每個關節(jié)之間的平移量是固定的，因此再畫下一個關節(jié)時，只把前面關節(jié)的旋轉作為增量，而位移不需要，因此乘上視圖矩陣之后，應先壓棧，然后在乘上平移矩陣，再繪制；循環(huán)下去則旋轉就成為增量，當下次全部重繪之前在清除前面的狀態(tài)，由于由變量x1～x6，y1～y6，z1～z6，保存著當前的狀態(tài)，所以可以正確繪制。此方法是基于棧的遍歷方法。在Mac的Cocoa環(huán)境里面提供的控件Slide來設置旋轉矩陣等的值，這些空間再改變值的時候可以連續(xù)的觸發(fā)函數(shù)，因此將所有空間關聯(lián)到同一個繪制函數(shù)里，這樣有任何值改變就將調(diào)用繪制函數(shù)，函數(shù)如下：

-(IBAction)controlsnake:(id)sender{=4;vy=4;vz=4;//視點初始值vrotatey=[ViewRotateYfloatValue];vzoom=[ViewZoomfloatValue];floatyline=pow((*+vz*vz),0.5);=yline*sin(((vrotatey+45)/180*pi));vz=yline*cos(((vrotatey+45)/180*pi));//繞Y軸旋轉=*(20-vzoom)/10;vy=vy*(20-vzoom)/10;vz=vz*(20-vzoom)/10;glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();gluLookAt(,vy,vz,0,0,0,0,1,0);x1=[X1floatValue];x2=[X2floatValue];x3=[X3floatValue];x4=[X4floatValue];x5=[X5floatValue];x6=[X6floatValue];y1=[Y1floatValue];y2=[Y2floatValue];y3=[Y3floatValue];y4=[Y4floatValue];y5=[Y5floatValue];y6=[Y6floatValue];z1=[Z1floatValue];z2=[Z2floatValue];z3=[Z3floatValue];z4=[Z4floatValue];z5=[Z5floatValue];z6=[Z6floatValue];//保存六個圓形的旋轉矩陣glRotated(x1,1,0,0);glRotated(y1,0,1,0);glRotated(z1,0,0,1);glPushMatrix();GLfloatmat_ambient[]={ar,ag,ab,aa};GLfloatmat_diffuse[]={dr,dg,db,da};GLfloatmat_specular[]={sr,sg,sb,sa};GLfloatmat_shininess[]={ss};glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,mat_ambient);//材料環(huán)境光顏色glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,mat_diffuse);//材料漫反射光顏色

}

glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,mat_specular);//材料鏡面反射光顏色glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SHININESS,mat_shininess);//鏡面指數(shù)glutSolidSphere(0.6,30,30);glPopMatrix();//1

glTranslated(0,1.1,0);glRotated(x2,1,0,0);glRotated(y2,0,1,0);glRotated(z2,0,0,1);glPushMatrix();

GLfloatmat_ambient2[]={ar2,ag2,ab2,aa2};GLfloatmat_diffuse2[]={dr2,dg2,db2,da2};GLfloatmat_specular2[]={sr2,sg2,sb2,sa2};GLfloatmat_shininess2[]={ss2};

glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT,mat_ambient2);//材料環(huán)境光顏色glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,mat_diffuse2);//材料漫反射光顏色

glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,mat_specular2);//材料鏡面反射光顏色glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SHININESS,mat_shininess2);//鏡面指數(shù)glutSolidSphere(0.5,30,30);glPopMatrix();//2

。。。。。。glFlush();

函數(shù)每次調(diào)用都會進行所有參數(shù)的獲取，包括光照、材質(zhì)、視點等，為了便于觀測，添加了一個繞Y軸旋轉視點，以及移近移遠視點的參數(shù)，這樣可以更明白的看到模型的細節(jié)。程序界面如下：

2.實用手冊：

程序左側是glView，右側是所有控件。可以調(diào)理光照位置，以及視點。中間的選擇框中先確定要調(diào)理的圓形，從1～6對應的圓形從下至上。可以調(diào)理每一個圓形的材質(zhì)，在Rotate框中可以選擇每一個圓形在三個軸方向上旋轉的角度。

右側最下方的兩個Slide可以使視點繞Y軸旋轉，或者移近移遠。下面是不同參數(shù)下的幾種效果：

試驗小結：

這次是在上次的基礎上完成的，所以GUI的界面的主題還是延續(xù)下來了，不過稍微作了改進，使操作起來比較便利。其實考慮用控件來交互的同時，直接通過鍵盤也是不錯的選擇，但是不足就是只能看到當前的物體，而關于它的各種參數(shù)是看不到的，而且交互時控制較慢。這次的試驗使用的層級建模遍歷是基于棧的，這個實現(xiàn)起來比較便利一點，但是最大的毛病就是結構比較固定，代碼都