计算机图形学实验报告

计算机图形学实验报告 计 算 机 图 形 学 课 程 实 验 报 告 计算机图形学实验报告 姓名 姓名 学号 学号 计算机图形学实验报告 目目 录录 DDADDA 算法绘制直线算法绘制直线实验一 实验一实验一 直线的直线的 DDA 算法算法 一 一 实验目的实验目的 1 掌握 DDA 算法的基本原理 2 掌握 DDA 直线扫描转换算法 3 深入了解直线扫描转换的编程思想 二 二 实验内容实验内容 1 利用 DDA 的算法原理 编程实现对直线的扫描转换 2 加强对 DDA 算法的理解和掌握 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 四 实验源代码实验源代码 include DDADDA 算法绘制直线算法绘制直线实验一 include include include GLsizei winWidth 500 GLsizei winHeight 500 void Initial void glClearColor 1 0f 1 0f 1 0f 1 0f glMatrixMode GL PROJECTION gluOrtho2D 0 0 200 0 0 0 150 0 void DDALine int x0 int y0 int x1 int y1 glColor3f 1 0 0 0 0 0 int dx dy epsl k float x y xIncre yIncre dx x1 x0 dy y1 y0 x x0 y y0 if abs dx abs dy epsl abs dx else epsl abs dy xIncre float dx float epsl yIncre float dy float epsl for k 0 k epsl k glPointSize 3 glBegin GL POINTS glVertex2i int x 0 5 int y 0 5 glEnd x xIncre y yIncre void Display void glClear GL COLOR BUFFER BIT DDALine 100 100 200 180 glFlush DDADDA 算法绘制直线算法绘制直线实验一 void winReshapeFcn GLint newWidth GLint newHeight glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluOrtho2D 0 0 GLdouble newWidth 0 0 GLdouble newHeight glClear GL COLOR BUFFER BIT winWidth newWidth winHeight newHeight int main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowSize 400 300 glutInitWindowPosition 100 120 glutCreateWindow line Initial glutDisplayFunc Display glutReshapeFunc winReshapeFcn glutMainLoop return 0 BresenhamBresenham 算法算法实验二 实验二实验二 Bresenham 绘制直线和圆绘制直线和圆 一 一 实验目的实验目的 1 掌握 Bresenham 算法扫描转换圆和直线的基本原理 二 二 实验内容实验内容 1 利用 Bresenham 算法扫描转换圆和直线的基本原理编程实现对圆和直线的扫描转换 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 BresenhamBresenham 算法算法实验二 四 实验源代码实验源代码 绘制直线 include include include include GLsizei winWidth 500 GLsizei winHeight 500 void lineBres int x0 int y0 int xEnd int yEnd glColor3f 0 0 0 0 1 0 int dx fabs xEnd x0 dy fabs yEnd y0 int p 2 dy dx int twoDy 2 dy twoDyMinusDx 2 dy dx int x y if x0 xEnd x xEnd y yEnd xEnd x0 else BresenhamBresenham 算法算法实验二 x x0 y y0 glPointSize 6 glBegin GL POINTS glVertex2i x y glEnd while x xEnd x if p 0 p twoDy else y p twoDyMinusDx glPointSize 2 glBegin GL POINTS glVertex2i x y glEnd void init void glClearColor 1 0 1 0 1 0 1 0 glShadeModel GL FLAT void display void glClear GL COLOR BUFFER BIT GL DEPTH BUFFER BIT lineBres 10 10 400 300 glFlush void winReshapeFcn GLint newWidth GLint newHeight glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluOrtho2D 0 0 GLdouble newWidth 0 0 GLdouble newHeight glClear GL COLOR BUFFER BIT winWidth newWidth winHeight newHeight void main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowPosition 10 10 glutInitWindowSize winWidth winHeight glutCreateWindow lineBres init BresenhamBresenham 算法算法实验二 glutDisplayFunc display glutReshapeFunc winReshapeFcn glutMainLoop 绘制圆 include void init glClearColor 0 0 0 0 void MidBresenhamCircle int r int x y d x 0 y r d 1 r glBegin GL LINE STRIP while x y glVertex2f x y if d 0 d 2 x 3 else d 2 x y 5 y x glEnd void display glClearColor 1 1 1 1 glClear GL COLOR BUFFER BIT glColor3f 1 0 0 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glRotated 45 0 0 1 MidBresenhamCircle 8 glutSwapBuffers void reshape int w int h BresenhamBresenham 算法算法实验二 glViewport 0 0 w h glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluOrtho2D 10 10 10 10 int main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT DOUBLE GLUT RGB glutInitWindowSize 400 400 glutInitWindowPosition 100 100 glutCreateWindow 扫描转换圆 glutDisplayFunc display glutReshapeFunc reshape glutMainLoop return 0 反走样及五环的绘制反走样及五环的绘制实验三 实验三实验三 反走样及五环的绘制反走样及五环的绘制 一 一 实验目的实验目的 1 了解走样和反走样的内容 熟练掌握用 opengl 实现图形的反走样 2 学会用反走样消除走样现象 3 学会五环的绘制方法 二 二 实验内容实验内容 1 通过学习反走样相关课程 用 opengl 实现光栅图形的反走样 2 绘制五环 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 反走样及五环的绘制反走样及五环的绘制实验三 四 实验源代码实验源代码 反走样 include pragma comment linker subsystem windows entry mainCRTStartup GLuint lineList 指定显示列表 void Initial glClearColor 1 0f 1 0f 1 0f 0 0f glLineWidth 12 0f glColor4f 0 0 0 6 1 0 1 0 lineList glGenLists 1 获得一个显示列表标识 glNewList lineList GL COMPILE 定义显示列表 glBegin GL LINE LOOP glVertex2f 1 0f 1 0f glVertex2f 4 0f 2 0f glVertex2f 2 0f 5 0f glEnd glEndList void ChangeSize GLsizei w GLsizei h 反走样及五环的绘制反走样及五环的绘制实验三 if h 0 h 1 glViewport 0 0 w h glMatrixMode GL PROJECTION 指定设置投影参数 glLoadIdentity if w h gluOrtho2D 0 0 5 0 0 0 6 0 GLfloat h GLfloat w else gluOrtho2D 0 0 5 0 GLfloat w GLfloat h 0 0 6 0 glMatrixMode GL MODELVIEW 指定设置模型视图变换参数 glLoadIdentity void Displayt void glClear GL COLOR BUFFER BIT glCallList lineList 调用显示列表 glFlush void Displayw void glClear GL COLOR BUFFER BIT glEnable GL LINE SMOOTH 使用反走样 glEnable GL BLEND 启用混合函数 glBlendFunc GL SRC ALPHA GL ONE MINUS SRC ALPHA 指定混合函数 glCallList lineList 调用显示列表 glFlush void main void glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowSize 300 300 glutCreateWindow 原始图形 glutDisplayFunc Displayt glutReshapeFunc ChangeSize Initial glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowPosition 300 300 glutInitWindowSize 300 300 glutCreateWindow 反走样图形 glutDisplayFunc Displayw glutReshapeFunc ChangeSize Initial glutMainLoop 五环 include include pragma comment linker subsystem windows entry mainCRTStartup const float PI 3 1415 void DrawCircle GLfloat radius 反走样及五环的绘制反走样及五环的绘制实验三 GLfloat x y z glBegin GL LINE LOOP for int alpha 0 alpha 360 alpha x radius cos alpha PI 180 y radius sin alpha PI 180 z 0 glVertex3f x y z glEnd void Display glClearColor 1 1 1 1 glClear GL COLOR BUFFER BIT glLoadIdentity glTranslatef 0 0 25 glColor3f 0 1 0 glLineWidth 3 DrawCircle 3 0 glPopMatrix glPushMatrix glTranslatef 7 0 0 glColor3f 1 0 0 DrawCircle 3 0 glPopMatrix glPushMatrix glTranslatef 7 0 0 glColor3f 0 0 1 DrawCircle 3 0 glPopMatrix glPushMatrix glTranslatef 3 5 3 5 0 glColor3f 0 3 0 5 0 7 DrawCircle 3 0 glPopMatrix glPushMatrix glTranslatef 3 5 3 5 0 glColor3f 0 7 0 0 0 3 DrawCircle 3 0 glPopMatrix glutSwapBuffers void reshape int w int h glViewport 0 0 w h glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluPerspective 45 GLdouble w h 1 100 glMatrixMode GL MODELVIEW void main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT RGBA GLUT DOUBLE glutInitWindowPosition 10 10 反走样及五环的绘制反走样及五环的绘制实验三 glutInitWindowSize 500 500 glutCreateWindow Test glutDisplayFunc Display glutReshapeFunc reshape glutMainLoop 多视区多视区实验四 实验四实验四 多视区多视区 一 一 实验目的实验目的 1 熟练掌握各种裁剪算法和二维观察变换 2 学会在屏幕坐标系下创建多个视区 指定视区的宽度和高度 了解二维观察变换中包含窗口到视区的映射 二 二 实验内容实验内容 1 在一个显示窗口内指定多个视区 分别显示具有相同坐标 不同颜色和不同显示模式的各种图形面 2 在书本给定程序基础上 对程序做一些改变并在视区中绘制各种图形 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 四 实验源代码实验源代码 include include const float PI 3 1415 void initial void glClearColor 1 0 1 0 1 0 1 0 glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluOrtho2D 10 0 10 0 10 0 10 0 多视区多视区实验四 void triangle GLsizei mode if mode 1 glPolygonMode GL FRONT AND BACK GL LINE else glPolygonMode GL FRONT AND BACK GL FILL glBegin GL TRIANGLES glVertex2f 0 0 5 0 glVertex2f 5 0 5 0 glVertex2f 5 0 5 0 glEnd void polygon GLsizei mode if mode 1 glPolygonMode GL FRONT AND BACK GL LINE else glPolygonMode GL FRONT AND BACK GL FILL glBegin GL POLYGON glVertex2f 2 0 7 0 glVertex2f 5 0 3 0 glVertex2f 4 0 0 0 glVertex2f 0 0 0 0 glVertex2f 1 0 4 0 glEnd void DrawCircle GLfloat r GLfloat x y z glBegin GL LINE LOOP for int alpha 0 alpha 360 alpha x r cos alpha PI 180 y r sin alpha PI 180 z 0 glVertex3f x y z glEnd void Display glClear GL COLOR BUFFER BIT glColor3f 1 0 0 0 0 0 glViewport 0 0 100 100 triangle 1 glColor3f 0 0 0 0 1 0 glViewport 100 0 100 100 triangle 2 glColor3f 1 0 0 0 0 0 glViewport 0 100 100 100 polygon 2 glViewport 100 100 100 100 DrawCircle 5 glFlush 多视区多视区实验四 void main void glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowPosition 10 10 glutInitWindowSize 400 200 glutCreateWindow 多视区 initial glutDisplayFunc Display glutMainLoop 分子模型分子模型实验五 实验五实验五 分子模型分子模型 一 一 实验目的实验目的 1 熟练掌握二维 三维几何变换矩阵和透视投影的相关知识从而用 opengl 实现分子模型的运动 2 熟练掌握 opengl 中相关函数的调用和实现 二 二 实验内容实验内容 1 显示分子模型 红色大球表示原子 三个黄色小球表示电子 分别绕原子旋转 采用透视投影变换显示电子 旋转过程 2 启用深度测试和模型视图矩阵完成分子动画 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 四 实验源代码实验源代码 include GLint angleSelf 0 分子模型分子模型实验五 void Initial glEnable GL DEPTH TEST glClearColor 1 0f 1 0f 1 0f 1 0f void ChangeSize int w int h if h 0 h 1 glViewport 0 0 w h glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity GLfloat fAspect fAspect float w float h gluPerspective 45 0 fAspect 1 500 0 glMatrixMode GL MODELVIEW glLoadIdentity void Display void static float fElect1 0 0f glClear GL COLOR BUFFER BIT GL DEPTH BUFFER BIT glMatrixMode GL MODELVIEW glLoadIdentity glTranslatef 0 0f 0 0f 250 0f glColor3f 1 0f 0 0f 0 0f glutWireSphere 12 0f 15 15 glColor3f 0 0f 1 0f 0 0f glPushMatrix glRotatef fElect1 0 0f 1 0f 0 0f glTranslatef 90 0f 0 0f 0 0f glRotatef angleSelf 0 1 0 glutWireSphere 6 0f 15 15 glPopMatrix glPushMatrix glRotatef 45 0f 0 0f 0 0f 1 0f glRotatef fElect1 0 0f 1 0f 0 0f glTranslatef 70 0f 0 0f 0 0f glRotatef angleSelf 0 1 0 glutWireSphere 6 0f 15 15 glPopMatrix glPushMatrix glRotatef 45 0f 0 0f 0 0f 1 0f glRotatef fElect1 0 0f 1 0f 0 0 glTranslatef 0 0f 0 0f 60 0f glRotatef angleSelf 0 1 0 glutWireSphere 6 0f 15 15 glPopMatrix fElect1 5 0f if fElect1 360 0f fElect1 10 0f glutSwapBuffers void RotateSelf int value if value 1 angleSelf 5 angleSelf 360 分子模型分子模型实验五 glutPostRedisplay glutTimerFunc 100 RotateSelf 1 void TimerFunc int value glutPostRedisplay glutTimerFunc 100 TimerFunc 1 int main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT DOUBLE GLUT RGB GLUT DEPTH glutCreateWindow 分子动画示例 glutReshapeFunc ChangeSize glutDisplayFunc Display glutTimerFunc 500 TimerFunc 1 glutTimerFunc 100 RotateSelf 1 Initial glutMainLoop return 0 BezierBezier 曲线曲线实验六 实验六实验六 Bezier 曲线曲线 一 一 实验目的实验目的 1 掌握 Bezire 曲线定义 2 掌握设计绘制一次 二次和三次 Bezier 曲线算法 二 二 实验内容实验内容 1 绘制 NURBS 曲面 2 基于 Bezier 定义根据控制多边形的阶次绘制 Bezier 曲线 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 BezierBezier 曲线曲线实验六 四 实验源代码实验源代码 原实验代码 include include include class Pt3D public GLfloat x y z void GetCnk GLint n GLint c GLint i k for k 0 k k 1 i c k c k i for i n k i 2 i c k c k i void GetPointPr GLint c GLfloat t Pt3D Pt int ControlN Pt3D ControlP GLint k n ControlN 1 GLfloat Bernstein Pt x 0 0 Pt y 0 0 Pt z 0 0 for k 0 kx ControlP k x Bernstein Pt y ControlP k y Bernstein Pt z ControlP k z Bernstein void BezierCurve GLint m GLint ControlN Pt3D ControlP BezierBezier 曲线曲线实验六 GLint C i Pt3D CurvePt C new GLint ControlN GetCnk ControlN 1 C glBegin GL POINTS for i 0 i m i GetPointPr C GLfloat i GLfloat m glVertex2f CurvePt x CurvePt y glEnd delete C void initial void glClearColor 1 0 1 0 1 0 1 0 void Display void glClear GL COLOR BUFFER BIT GLint ControlN 4 m 500 Pt3D ControlP 4 80 0 40 0 0 0 10 0 90 0 0 0 10 0 90 0 0 0 80 0 40 0 0 0 glPointSize 2 glColor3f 0 0 0 0 0 0 BezierCurve m ControlN ControlP glBegin GL LINE STRIP for GLint i 0 i 4 i glVertex3f ControlP i x ControlP i y ControlP i z glEnd glFlush void reshape GLint newWidth GLint newHeight glViewport 0 0 newWidth newHeight glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluOrtho2D 100 0 100 0 100 0 100 0 void main void glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowPosition 100 100 glutInitWindowSize 400 400 glutCreateWindow Bezier 曲线 initial glutDisplayFunc Display glutReshapeFunc reshape glutMainLoop 加改后的 include void initial void glClearColor 1 0 1 0 1 0 1 0 BezierBezier 曲线曲线实验六 glLineWidth 4 0 GLfloat ControlP 4 3 80 0 40 0 0 0 10 0 90 0 0 0 10 0 90 0 0 0 80 0 40 0 0 0 glMap1f GL MAP1 VERTEX 3 0 0 1 0 3 4 ControlP glEnable GL MAP1 VERTEX 3 void Display void glClear GL COLOR BUFFER BIT glColor3f 1 0 0 0 0 0 glMapGrid1f 100 0 0 1 0 glEvalMesh1 GL LINE 0 100 glFlush void Reshape GLint newWidth GLint newHeight glViewport 0 0 newWidth newHeight glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluOrtho2D 100 0 100 0 100 0 100 0 void main void glutInitDisplayMode GLUT SINGLE GLUT RGB glutInitWindowPosition 100 100 glutInitWindowSize 400 400 glutCreateWindow Bezier 曲线 initial glutDisplayFunc Display glutReshapeFunc Reshape glutMainLoop NURBSNURBS 实验九 实验七实验七 NURBS 曲面和曲面和 Bezier 曲面曲面 一 一 实验目的实验目的 1 掌握 NURBS 曲线定义 2 掌握设计绘制一次 二次和三次 NURBS 曲面算法 二 二 实验内容实验内容 1 在屏幕上单击鼠标左键绘制控制多边形 基于 NURBS 定义根据控制多边形的阶次绘制 NURBS 曲面 2 绘制的曲面中 红色的点表示曲面的控制点 并增加了光标键控制旋转的交互式方式 以获得更好的显示效 果 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 NURBSNURBS 实验九 四 实验源代码实验源代码 NURBS 曲面 include include include GLUnurbsObj pNurb NULL GLint nNumPoints 4 GLfloat ctrlPoints 4 4 3 6 0f 6 0f 0 0f 6 0f 2 0f 0 0f 6 0f 2 0f 0 0f 6 0f 6 0f 0 0f 2 0f 6 0f 0 0f 2 0f 2 0f 8 0f 2 0f 2 0f 8 0f 2 0f 6 0f 0 0f 2 0f 6 0f 0 0f 2 0f 2 0f 8 0f 2 0f 2 0f 8 0f 2 0f 6 0f 0 0f 6 0f 6 0f 0 0f 6 0f 2 0f 0 0f 6 0f 2 0f 0 0f 6 0f 6 0f 0 0f GLfloat Knots 8 0 0f 0 0f 0 0f 0 0f 1 0f 1 0f 1 0f 1 0f static GLfloat xRot 0 0f static GLfloat yRot 0 0f void DrawPoints void int i j NURBSNURBS 实验九 glPointSize 5 0f glColor3ub 255 0 0 glBegin GL POINTS for i 0 i 4 i for j 0 j356 0f xRot 0 0f if xRot356 0 yRot 0 0f if yRot 1 0f yRot 355 0f glutPostRedisplay void ChangeSize int w int h if h 0 h 1 NURBSNURBS 实验九 glViewport 0 0 w h glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluPerspective 45 0f GLdouble w GLdouble h 1 0 40 0f glMatrixMode GL MODELVIEW glLoadIdentity glTranslatef 0 0f 0 0f 20 0f int main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT DOUBLE GLUT RGB GLUT DEPTH glutCreateWindow NURBS 曲面 glutReshapeFunc ChangeSize glutDisplayFunc ReDraw glutSpecialFunc SpecialKeys Initial glutMainLoop return 0 NURBSNURBS 曲面和曲面和 BezierBezier 曲面曲面实验七 在原来的基础上加的 include include include GLUnurbsObj pNurb NULL GLint nNumPoints 4 GLfloat Knots 8 0 0f 0 0f 0 0f 0 0f 1 0f 1 0f 1 0f 1 0f GLfloat ControlP 4 4 3 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 void DrawPoints void int i j glPointSize 5 0f glColor3ub 255 0 0 glBegin GL POINTS for i 0 i 4 i for j 0 j 4 j glVertex3fv ControlP i j glEnd void ReDraw void glColor3ub 0 0 220 glClear GL COLOR BUFFER BIT GL DEPTH BUFFER BIT glMatrixMode GL MODELVIEW glMap2f GL MAP2 VERTEX 3 0 0 1 0 3 4 0 0 1 0 12 4 glEnable GL MAP2 VERTEX 3 glColor3f 1 0 1 0 1 0 glMapGrid2f 40 0 0 1 0 40 0 0 1 0 glEvalMesh2 GL FILL 0 40 0 40 NURBSNURBS 曲面和曲面和 BezierBezier 曲面曲面实验七 DrawPoints glutSwapBuffers void ChangeSize int w int h if h 0 h 1 glViewport 0 0 w h glMatrixMode GL PROJECTION glLoadIdentity gluPerspective 45 0f GLdouble w GLdouble h 1 0 40 0f glMatrixMode GL MODELVIEW glLoadIdentity glTranslatef 0 0f 0 0f 20 0f int main int argc char argv glutInit glutInitDisplayMode GLUT DOUBLE GLUT RGB GLUT DEPTH glutCreateWindow NURBS 曲面 glutReshapeFunc ChangeSize glutDisplayFunc ReDraw glutMainLoop return 0 两点光源在球体上的效果两点光源在球体上的效果实验八 实验八实验八 两点光源在球体上的效果两点光源在球体上的效果 一 一 实验目的实验目的 1 掌握漫反射光 镜面反射光和聚光源的含义 2 掌握 opengl 中不同点光源的设置 二 二 实验内容实验内容 1 设置两个光源 一个是漫反射的蓝色点光源 另一个是红色聚光光源 他们都照在一个球体上 产生亮斑 2 调用 opengl 中的函数指定当前设定的材质应用于物体表面的哪个面 从而使光照下产生特殊的效果 三 三 测试数据及其结果测试数据及其结果 四 实验源代码实验源代码 include include 两点光源在球体上的效果两点光源在球体上的效果实验八 void Initial void GLfloat mat ambient 0 2f 0 2f 0 2f 1 0f GLfloa