计算机图形学实验报告.doc

院 系： 数学与统计学学院 专 业： 信息与计算科学专业 年 级： 2013级 课程名称： 计算机图形学 组 号： 第35组 组 员： 李铮 秦文志 李丹 指导教师： 孙 阳 光 2016年06月05日年级2013级学号201321101027201321101028201321101029专业信息与计算科学专业姓名李铮秦文志李丹实验时间2016年4月26日实验地点9栋204实验名称实验一、 直线的扫描转换实验类型设计型综合型创新型实验目的1）理解在显示器上画图与在纸上画图的本质区别；2）掌握直线的光栅扫描转换过程；3）掌握不同算法绘制直线的思路和优缺点。 实验要求用基本增量算法和Bresenham算法画直线1）将像素网格表现出来，建立网格坐标系；2）显示判别式的计算过程和下一点的选择策略；3）记录生成点的坐标，建议用表的形式；4）图形生成过程可以重复进行。实验原理DDA代码：clearclose allclcx1=0;y1=0;x2=15;y2=12;figure,line(x1,x2,y1,y2,Color,0 0 1);length =abs(x2-x1)+1;dx=(x2-x1)/length;dy=(y2-y1)/length;k=dy/dx; x=x1;y=y1; hold on for i=1:lengthplot(round(x),floor(y+0.5),*r) x=x+1; y=y+k; end hold offBresenham代码：clearclose allclc x1=0;y1=0;x2=15;y2=12;figure,line(x1,x2,y1,y2,Color,0 0 1);length =abs(x2-x1)+1;dx=x2-x1;dy=y2-y1;e=2*dy-dx; x=x1;y=y1;hold onfor i=1:lengthplot(round(x),floor(y+0.5),*r)if(e=0) y=y+1; e=e-2*dx;endx=x+1;e=e+2*dy;endhold off实验结果分析Bresenham法：实验心得体会成绩评定教师签名： 年 月 日年级2013级学号201321101027201321101028201321101029专业信息与计算科学专业姓名李铮秦文志李丹实验时间2016年5月3日实验地点9栋204实验名称实验二、 圆弧的扫描转换实验类型设计型综合型创新型实验目的1）掌握圆和圆弧的光栅扫描转换过程；2）掌握不同算法绘制圆弧的技巧和优缺点。实验要求用正负法和Bresenham算法画圆弧1）将像素网格表现出来，建立网格坐标系；2）显示判别式的计算过程和下一点的选择策略；3）记录生成点的坐标，建议用表的形式；4）图形生成过程可以重复进行。实验原理Bresenham算法：function bresenham(b)x = 0;y = b;d=3-2*b;theta=0:0.01*pi:2*pi;x1=b*cos(theta)+0;y1=b*sin(theta)+0;plot(x1,y1);hold on plot(0,0,b+);hold on;while xyplot(x,y,*); plot(-x,-y,*);plot(-x,y,*);plot(x,-y,*);if d0plot(x,y,*); plot(-x,-y,*);plot(-x,y,*);plot(x,-y,*);if f0f=f-2*y+1;y=y-1;elsef=f+2*x+1;x=x+1;endif(y=0)plot(x,y,*);plot(-x,-y,*);plot(-x,y,*);plot(x,-y,*);endendhold off;实验结果分析Bresenham算法：正负法： 实验心得体会成绩评定教师签名： 年 月 日年级2013级学号201321101027201321101028201321101029专业信息与计算科学专业姓名李铮秦文志李丹实验时间2016年5月17日实验地点9栋204实验名称实验三、 直线段的裁剪实验类型设计型综合型创新型实验目的用Cohen-SutherLand算法和liang _barsky算法进行线段裁剪1）理解裁剪的相关概念 2）掌握直线段的一般裁剪过程； 3）理解并掌握Cohen-SutherLand 算法的编码思想； 4）理解并掌握Liang_Barsky算法的参数化裁剪思想；实验要求1）将像素网格表现出来，建立网格坐标系；2）交互输入剪裁线段和裁剪窗口；3）对于线段裁剪，线段被窗口的四条边裁剪的过程要显示出来；4）裁剪过程可以重复进行。实验原理Cohen-SutherLand算法核心代码：function Lines=Cohen_Sutherland(line,Rectangle)%编码裁剪算法%line为线段端点矩阵,共四列，其数据含义如下：% 端点A x坐标 端点A y坐标 端点B x坐标 端点B y坐标%Rectangle为窗口边界值，共四个元素，其含义分别为Xwl,Xwr,Ywb,Ywt。%首先检测参数是否合法row column=size(line);if column4|length(Rectangle)4 Lines=; fprintf(参数不合法不合法); return ;end%程序中主要变量说明%code为线段端点的编码矩阵，两行四列，第一行为点P1的编码，第二行为点P2的编码% 四列的含义为：D0,D1,D2,D3%依次处理line的各个线段 k=0; Lines=;for i=1:length(line(:,1) %取出第i条线段 P1=line(i,1,2); P2=line(i,3,4); %计算斜率 PP=P1-P2; if PP(1)=0 k=inf; else k=PP(2)/PP(1); end finished=false; while(finished) %对点P1和P2进行编码 code= P1(1)Rectangle(2),P1(2)Rectangle(4); P2(1)Rectangle(2),P2(2)Rectangle(4); ; % P1,P2,k,code %进行简取或简弃的判断 test=code(1,:)|code(2,:); %判断是否简取 if isempty(find(test0,1) Lines=Lines;P1,P2; finished=true; end %若当前线段处理完成，则退出 if finished break; end %判断是否简弃 test=code(1,:)&code(2,:); if isempty(find(test0, 1) finished=true; end if finished break; end %确保P1在窗口之外 if isempty(find(code(1,:)0,1) %交换P1,P2的坐标值和编码 PT=P1;P1=P2;P2=PT; PT=code(1,:);code(1,:)=code(2,:);code(2,:)=PT; end %从低位开始找编码值为1的地方 D=find(code(1,:)0,1); if D0,1); else %若线段是斜线,则计算y值，x值变为窗口的左边界或右边界 P1=Rectangle(D),P1(2)+k*(Rectangle(D)-P1(1); end else %此时P1位于窗口的上方或下方 if k=inf %若线段是竖直线,则x不变，y变为窗口的上边界或下边界 %且此时k不会等于0,否则线段将处于简弃状态。 P1(2)=Rectangle(D); else %若线段是斜线,则计算x值，y值变为窗口的上边界或下边界。 P1=P1(1)+(Rectangle(D)-P1(2)/k,Rectangle(D); end end %对P1和P2重新编码，再次计算。 % P1,P2,k,code % pause(10); % scanf(D,%d); % inputdlg(); endend%对最终点进行取整运算%Lines=round(Lines);end实验结果分析Cohen-SutherLand算法：实验心得体会 成绩评定教师签名： 年 月 日年级2013级学号201321101027201321101028201321101029专业信息与计算科学专业姓名李铮秦文志李丹实验时间2016年5月24日实验地点9栋204实验名称实验四、 多边形的裁剪实验类型设计型综合型创新型实验目的 1）理解多边形裁剪与直线段裁剪的区别； 2）掌握多边形的裁剪过程； 3）理解并掌握Sutherland-Hodgman算法的裁剪思想实验要求用Sutherland-Hodgman算法进行多边形裁剪1）将像素网格表现出来，建立网格坐标系；2）交互输入剪裁线段和裁剪窗口；3）多边形被窗口的四条边裁剪的过程以及多边形顶 点增删的过程要显示出来；4）裁剪过程可以重复进行。 实验原理核心算法：function PolygonClipping % 这是一个基于divide and conquer策略的Sutherland-Hodgeman多边形裁剪算法的Matlab程序 % % Copyright (c) Mar, 2006. Smart. All rights reserved. % Department of Computer Science & Technology % Northern China Electric Power University(Beijing)(NCEPU) % % 输入参数 %xp = 0.5, -2, -2, 1.5, 1.5, 0.5, 0.5, -1.5, -1.5, 0.5; % 待裁剪的多边形 %yp = -1.5, -1.5, 2, 2, 0, 0, 1.5, 1.5, 0.5, -1.5; xp = -2, 0.2, 1.6, -2; yp = 0.5, -2, 1.5, 0.5; nVertex = length(xp)-1; % 多边形顶点数 xw = -1 1 1 -1 -1; yw = -1 -1 1 1 -1; % 矩形裁剪窗口(窗口边界为逆时针方向，左下角顶点是第一个顶点) % 设置绘图环境 hold on; axis equal; grid on; % 画出要裁剪的多边形和裁剪窗口 plot(xp,yp,b-,LineWidth,2); for i = 1:nVertex text(xp(i),yp(i),P num2str(i) ( num2str(xp(i) , num2str(yp(i) ), FontSize,16,Color,0,1,1); end plot(xw,yw,g-,LineWidth,1.5); title(Sutherland-Hodgeman多边形裁剪算法演示); 按任意键继续. pause; % Sutherland-Hodgeman多边形裁剪算法实现 InVertX = xp; InVertY = yp; clr = r c m k; xText = (xw(1)+xw(2)/2; yText =(yw(2)+yw(3)/2; prompt = 窗口下边界裁剪结果; 窗口右边界裁剪结果; 窗口上边界裁剪结果; 窗口左边界裁剪结果; for j = 1:4 OutVertX,OutVertY = SutherlandHodgmanClip(InVertX,InVertY,xw(j),yw(j),xw(j+1),yw(j+1); InVertX = OutVertX; InVertY =