Bezier曲面.doc

8 一、设计实验目的通过实验可以更了解Bezier曲线曲面的概念，理解Bezier曲面生成的原理，加深对Bezier生成算法的理解，加强理论的学习，锻炼对知识的运用能力和实践能力；进一步对OpenGL强大功能的认识，并对一些函数如display()、makeImage()、init() 、reshape(int w, int h)等的功能的运用又进一步的了解，为以后的学习打下基础。二、设计实验要求呈现Bezier曲面，并使其能够旋转和平移 三、实验原理本程序用Visual C+ Win32 Console Applicstion(32控制台应用程序)创建一个应用程序，再添加一个c+程序源Bezier曲面。绘制Bezier曲面主要运用多个多边形逼近而成，并通过少数几个控制点对其进行描述。通过定义曲面和均匀网格绘制一个具有光照和明暗处理效果的Bezier曲面,并实现曲面的放大和缩小，绕x轴，y轴，z轴旋转四、算法分析：下面给出程序中主函数中各函数功能说明： glutInit(&argc, argv)初始化GLUT，用来接收来自main函数的参数，程序可以具体实现相关方式来使用这些参数。 glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH)颜色缓存的缓存模式，用于显示图形的颜色； glutInitWindowSize (1000, 600)函数功能是创建一个窗口大小为（1000，600）； glutInitWindowPosition (30, 40)函数是所创建的窗口的（0，0）坐标在电脑窗口（30，40）出显示出来； glutCreateWindow (argv0)函数的功能实在屏幕上创建一个窗口； glutDisplayFunc(display)函数display在每次对窗口重绘时使用； glutReshapeFunc(reshape) 函数主要是改变窗口大小的操作进行重绘； glutMainLoop()是程序进入无限事件处理循环计算函数，该函数的调用应为main函数最后一条语句出现。下面是各函数中的组成函数功能说明：定义控制点坐标数组： GLfloat ctrlpoints443 绘制曲面（包含的代码描述了所要绘制的Bezier曲面）函数： display()生成图形的纹理函数： makeImage()负责状态变量初始化的函数： init()改变窗口大小的操作进行重绘的函数： reshape()程序进入无限事件处理循环计算函数： glutMainLoop()glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)主要定义窗口底面颜色 void glEvalMesh2(GLenum mode,GLint p1,GLint p2,GLint q1,GLint q2) 的mode参数除了可以是GL_POINT和GL_LINE外，也可以是GL_FILL（生成填充空间曲面）。void glMap2fd(GLenum target,TYPE u1,TYPE u2,GLint ustride,GLint uorder,TYPE v1,TYPE v2,Glint vstride,GLint vorder,TYPE points);这里target的意义与在glMap1*（）中的意义相同；（u1，u2），（v1，v2）是二维曲面坐标；其他参数如uorder，vorder，ustride和vstride等的定义都类似于在曲线中的定义；points为控制点坐标。对曲面任意一点的计算可通过函数 void glEvalCoord2fdv(TYPE u,TYPE v);来完成，通过在定义域内的曲线坐标值u，v来计算曲面内任意一点的世界坐标位置。对于曲面，也可以象曲线一样通过函数来定义均匀间隔的曲面坐标值： void glMapGrid2fd(GLenum nu,TYPE u1,TYPE u2, GLenum nv,TYPE v1,TYPE v2); 该函数定义曲面参数空间均匀网格，从u1到u2分为等间隔nu步，从v1到v2分为等间隔nv步，然后由glEvalMesh2（）将此网格应用到已经启动的曲面计算上。 一般来说，纹理图像为正方形或长方形。但当它映射到一个多边形或曲面上并变换到屏幕坐标时，纹理的单个纹素很少对应于屏幕图像上的象素。根据所用变换和所用纹理映射，屏幕上单个象素可以对应于一个纹素的一小部分（即放大）或一大批纹素（即缩小）。下面用函数glTexParameteri()说明放大和缩小的方法：glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST); 实际上，第一个参数可以是GL_TEXTURE_1D或GL_TEXTURE_2D，即表明所用的纹理是一维的还是二维的；第二个参数指定滤波方法，其中参数值GL_TEXTURE_MAG_FILTER指定为放大滤波方法，GL_TEXTURE_MIN_FILTER指定为缩小滤波方法。若选择GL_NEAREST则采用坐标最靠近象素中心的纹素，这有可能使图像走样；若选GL_LINEAR则采用最靠近象素中心的四个象素的加权平均值。GL_NEAREST所需计算比GL_LINEAR要少，因而执行得更快，但GL_LINEAR提供了比较光滑的效果。 GLfloat ambient4 = 0.8, 0.6, 0.4, 1.0定义 初始化光照、材质的过程 GLfloat position4 = 0.0, 1.0, 3.0, 1.0为定义一个黄色光源 GLfloat mat_diffuse4 = 0.8, 0.2, 0.1, 1.0是定义特定颜色的镜面反射 GLfloat mat_specular4 = 0.8, 0.6, 0.3, 1.0是定义镜面反射的光亮度 GLfloat mat_shininess1 = 60.0为光源发光的角度五、源程序：#include #include #include GLfloat ctrlpoints443 = /控制点坐标 -1.5, -1.5, 4.0, -0.5, -1.5, 2.0, 0.5, -1.5, -1.0, 1.5, -1.5, 2.0, -1.5, -0.5, 1.0, -0.5, -0.5, 3.0, 0.5, -0.5, 0.0, 1.5, -0.5, -1.0, -1.5, 0.5, 4.0, -0.5, 0.5, 0.0, 0.5, 0.5, 3.0, 1.5, 0.5, 4.0, -1.5, 1.5, -2.0, -0.5, 1.5, -2.0, 0.5, 1.5, 0.0, 1.5, 1.5, -1.0;GLfloat theta3=0.0,0.0,0.0;GLfloat d=0;GLfloat texpts222 = 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0;void display(void) glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); glEvalMesh2(GL_FILL, 0, 20, 0, 20); glFlush(); glutSwapBuffers();#defineimageWidth 64#defineimageHeight 64GLbyte image3*imageWidth*imageHeight;void makeImage(void) int i, j; float ti, tj; for (i = 0; i imageWidth; i+) ti = 2.0*3.14159265*i/imageWidth; for (j = 0; j 360) theta0-=360; glRotatef(theta0, 1.0, 0.0, 0.0); glutPostRedisplay(); break;case y: case Y:theta1+=5;if(theta1360) theta1-=360;glRotatef(theta1, 0.0, 10.0, 0.0);glutPostRedisplay();break;case z: case Z:theta2+=5;if(theta2360) theta2-=360;glRotatef(theta2, 0.0, 0.0, 1.0);glutPostRedisplay();break; default: break; void reshape(int w, int h) glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); if (w = h) glOrtho(-4.0, 4.0, -4.0*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 4.0*(GLfloat)h/(GLfloat)w, -4.0, 4.0); else glOrtho(-4.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, 4.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -4.0, 4.0, -4.0, 4.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); glRotatef(85.0, 1.0, 1.0, 1.0);int main(int argc, char* argv) glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH); glutInitWindowSize (800, 600)