第三章图形学教学.ppt

1、1,计算机图形学,ComputerGraphics,王汝传,Wangrc,南京邮电学院计算机科学与技术系,2,第三章目录第三章C语言图形程序设计基础3.1屏幕设置3.2图形颜色设置3.3线的特性设定和填充3.4图形模式下文本处理3.5图形存取处理3.6常用画图函数简介3.7绘图程序实例,3,第三章C语言图形设计基础,在屏幕上进行绘图一般要执行如下步骤:（1）设置屏幕为图形方式；（2）选择背景与实体颜色；（3）计算坐标；（4）调用绘图语句绘制实体。,第三章C语言图形程序设计基础3.1屏幕设置3.2图形颜色设置3.3线的特性设定和填充3.4图形模式下文本处理3.5图形存取处理3.6常用画图函数简介

2、3.7绘图程序实例,4,3.1屏幕设置一、屏幕显示方式与坐标系,1.文本方式与字符坐标系在屏幕上只能显示字符的方式称为文本方式。在文本方式下，屏幕上可以显示的最小单位是字符。为了能在指定位置显示每个字符，C语言提供了字符坐标系。,左上角为坐标原点（1，1）,水平方向（x轴）分为若干列,垂直方向（y轴）分为若干行,5,如：(8，20）表示字符位于屏幕第8行第20列TurboC支持以下6种不同的显示方式：（l）BW40黑白2540（25行，40列）（2）C40彩色2540（3）BW80黑白2580（4）C80彩色2580（5）MONO单色2580（6）C4350彩色4380（EGA），5080（V

3、G）显示方式不同，所显示的字符的列数和行数也不一样，颜色也有区别,屏幕上所显示的字符数量也不一样。,6,2.图形方式与点坐标在屏幕上显示的图形称图形方式。屏幕是由像素点组成的，其像素点多少决定了屏幕的分辨率。分辨率越高，显示图形越细致，质量越好。在图形方式下，屏幕上每个像素的显示位置用点坐标来描述。,点坐标系,左上角为坐标原点（0，0）,垂直方向为y轴，自上向下,水平方向为x轴，自左向右,7,分辨率不同，水平方向和垂直方向的点数也不一样，即其maxx，maxy数值也不同。在TurboC中，坐标数据可以用两种形式给出：一种是绝对坐标;另一种是相对坐标。绝对坐标的参考点是坐标的原点（0，0），x和

4、y只能取规定范围内的正整数。相对坐标是相对“当前点”的坐标，所以其坐标的参考点不是坐标系的原点，而是当前点。在相对坐标中，x和y的取值是相对于当前点在x方向和y方向上的增量，x和y可以是正整数，也可以是负整数。点坐标系坐标值的范围决定于所使用适配器显示分辨率。,8,二、图形驱动程序与图形模式,1.图形驱动程序支持不同图形适配器的一组程序由于图形显示器的种类繁多，其控制方式也各有差异，所以要显示图形就需先装入相应的图形驱动程序。TurboC提供了几种图形驱动程序可支持的图形适配器。下表列出驱动程序其相应的符号常量和规定值。,9,2.图形模式每种图形显示器有不同的图形显示模式由于每种图形显示器各有

5、几种不同的图形显示模式，因此，要显示图形就必须确定所用的显示模式，也就是说，要显示图形，不但要先装入相应驱动程序，而且还要决定所用的显示模式。不同的图形驱动程序有不同的图形模式；即使在同一图形驱动程序下，也可能会有几种图形模式。图形驱动程序及其相应模式具体见书P51表3.2,10,图形驱动程序及其相应模式（部分）,11,三、图形系统初始化和模式控制,TurboC中图形函数均在头文件“graphics.h”中定义，所以，凡是在程序中要调用这些图形函数，都必须在程序文件的开头写上文件包含命令：#includegraphics.h,12,1.图形系统初始化(1).问题的提出在一般缺省情况下，屏幕为8

6、0列25行的文本方式。在文本方式下，所有的图形函数均不能操作，因此在使用图形函数绘图之前，必须将屏幕显示适配器设置为一种图形模式，这就是图形初始化过程。图形系统初始化首先要调用initgraph()函数，它通过从磁盘上装入一个图形驱动程序，来初始化图形化系统，并将系统设置为图形模式。,13,(2).初始化函数initgraph()函数格式为：voidfarinitgraph(int*gdriver；int*gmode,char*path);gdriver：是一个整型值，用来指定要装入的图形驱动程序，该值在头文件graphics.h中定义，如p51表3.l所示。gmode:是一个整型值，用来设置

7、图形显示模式。图形显示模式决定了显示的分辨率，可同时显示的颜色的多少，调色板的设置方式等，几种不同的图形显示模式如p51表3.2所示。,14,path:是一个字符串，用来指明图形驱动程序所在路径。如果驱动程序就在用户当前目录下，则该参数可以空字符串，否则应给出具体路径名。一般情况下，TurboC安装在C盘的TC目录中，则该路径为：C:TC，如果写在参数中则为“C:TC”。注意：前两个参数实际上是整型指针，调用时应加上地址运算符“”。,15,(3)初始化方式已知显示器类型的图形系统初始化已知所用图形显示器的种类和要使用的图形模式，初始化图形系统可如下面程序所示：例3.1#includegraph

8、ics.hmain()intgdriver,gmode;gdriver=CGA;/*设置驱动程序为CGA*/gmode=CGAC0;/*选用CGA图形模式*/initgraph(/*关闭图形系统，回到文本方式*/,此处也可用整型常数代替符号常量gdriver=1;gmode=0;,16,不知显示器类型的图形初始化。TurboC提供了一个对图形显示器硬件测试的函数detectgraph（）。它的格式为：voidfardetectgraph(int*gdriver,int*gmode);该函数在计算机有图形适配器的情况下，确定图形适配器的类型，若系统有图形适配器，则返回适合于适配器的图形驱动程序的

9、代码，用gdriver指向的整型量表示，该函数把gmode所指的变量设置为适配器所能支持的最高分辨率。若系统无图形适配器，则gdriver所指变量为-2。,17,例3.2#includestdio.h#include“conio.h”#include“stdlib.h”#includegraphics.hmain()intgdriver,gmode;detectgraph(/*无图形显示模式时，显示信息，停止程序*/,18,printf(detectgraphicsdriveris#%d,modeis#%dn,gdriver,gmode);/*显示硬件测试结果*/getch();/*等待按一键

10、*/initgraph(,19,自动初始化图形系统可以把上述对图形显示器的检测和初始化工作放在一起来自动完成，即规定gdriverDETECT，则initgraph（）函数会自动按照系统所配置的图形显示器来确定驱动程序，并把图形模式设置为检测到驱动程序的最高分辨率，实现图形系统初始化。,20,例3.3#includegraphics.h#include“conio.h”main()intgdriver=DETECT,gmode;/*自启动搜寻显示器类型和显示模式*/initgraph(,21,2.图形系统的关闭从上述几个例子已看到在图形编程中均先用函数initgraph()对图形系统进行初始化

11、，即启动图形系统，进人绘图状态，而在程序结束前都用函数closegraph()关闭图形系统，以释放图形驱动程序所占用的内存空间，使系统回到文本文件。关闭图形系统函数格式为：voidfarclosegraph()；所有有关图形显示程序一定是在initgraph()和closegraph()之间。从initgraph()后，显示器就进入图形方式，而从closegraph()后，显示器就退出图形方式回到文本显示方式。,22,3.图形模式的控制,为了对图形系统模式进行控制，即从图形模式转换成文本模式，或从文本模式转换成图形模式，或设置驱动器有效模式，或读取当前图形模式和范围,TurboC都提供了相关函

12、数（1）从图形模式转换成文本模式（2）从文本模式转换成图形模式（3）设置驱动器有效模式（4）读取当前图形模式和范围TurboC都提供了相关函数,23,（l）返回当前图形模式值intfargetgraphmode(void);该函数返回当前图形模式，其返回值如表p513.2所示。（2）恢复屏幕在图形初始化前模式voidfarrestorecrtmode(void);该函数使initgraph()函数所选定图形模式关闭，返回到调用initgraph()前状态。（3）设置系统图形模式并清屏幕voidfarsetgraphmode(intgmode);该函数把当前图形模式设置为gmode所指定的模式。

13、,24,（4）获取图形驱动器可使用的模式范围voidfargetmoderange(intdriver,int*lomode,int*himode);该函数确定由driver所指定图形驱动器能够支持的最低和最高模式，并且把这些值放在由lomode和himode所指向变量中。通过调用此函数，可实现使显示器暂时离开图形模式进入文本模式，进行文本输出，然后不经过initgraph再返回图形模式。,25,例3.4#includegraphics.h#includestdio.h#include“conio.h”main()intgdriver,gmode,lo,hi;gdriver=CGA;/*设置C

14、GA的图形驱动程序*/getmoderange(CGA,/*初始化CGAC0*/,26,bar3d(100,30,130,150,0,0);/*画一实心方块*/getch();gmode=getgraphmode();/*获得现行图形模式*/restorecrtmode();/*返回图形初始化前的现实模式*/printf(Nowintextmode,pressanykeybacktographicsmode.n);getch();setgraphmode(gmode);/*再回到图形模式*/rectangle(50,30,100,130);/*画一长方形*/getch();closegraph

15、();/*关闭图形系统*/return(0);,27,四、图形坐标的设置即运用光标定点，确定坐标位置。可用TurboC提供的函数来设定坐标（定点），读取当前光标的位置以及x、y轴的最大值。,28,1定点（1）把当前光标移到所需的位置（即x、y点）voidfarmoveto(intx,inty);此函数把当前窗口中的当前光标位置（cp）移到所需的（x、y）位置（不是画）。（2）以增量方式移动当前光标voidfarmoverel(intdelax,intdetlay);此函数把光标从当前位置（cp）开始，在x，y方向移动，移动距离分别为deltax，deltay。,例如：若当前光标位置在（10，1

16、0）处，执行下列语句后即移到（20，30）的位置上。moverel(10，20)；,29,2.读取当前光标位置intfargetx(void);此函数返回光标在x轴位置。intfargety（void）；此函数返回光标在y轴的位置。3.读取x，y轴的最大值”intfargetmaxx(void);此函数返回x轴的最大值（最大横坐标）。intfargetmaxy(void);此函数返回y轴的最大值（最大的纵坐标）。,例如：下列语句显示光标当前位置的x、y值：printf(cpsloc:%d%d,getx(),gety();,30,例3.6画一“王”字#includegraphics.h#incl

17、udeconio.hvoidmain()intgdriver=DETECT,gmode;intx,y;initgraph(/*清屏*/,31,光标移至（100，40）处,从光标位置画一直线，相对位置为（40，0）,光标向y轴方向下移20;,从光标位置画一直线，相对位置为（40，0）,光标向y轴方向下移20;,从光标位置画一直线，相对位置为（40，0）,光标向x轴方向左移20,moveto(100,40);linerel(40,0);x=getx();y=gety();moveto(x,y+20);linerel(-40,0);moverel(0,20);linerel(40,0);movere

18、l(-20,0);linerel(0,-40);getch();closegraph();,从光标位置画一直线，相对位置为（0，-40）,32,五、屏幕窗口操作TurboC提供了图形屏幕、图形窗口的处理功能，即在图形模式下开设“窗口”（这种图形窗口又称为视图区），并对屏幕和图形进行处理。1.图形屏幕处理（l）清除图形屏幕voidfarcleardevice(void);此函数是清除整个图形屏幕（但保留底色），并把当前光标位置（CP）重新设置为（0，0）。,33,（2）设置图形输出活动页页:保存显示在屏幕上信息的RAM称为页（Page）voidfarsetactivepage(intpage);

19、该函数确定接受图形函数所输出活动页，缺省值为屏幕显示0页。如果你把图形输出到其它屏幕显示页，这些页未必马上显示出来，Page为活动页的值。在图形模式中，只有EGA和VGA支持多图形页，但这些图形卡也不是所有模式都支持多图形页。例如，下列语句1页为活动页：setactivepage(1)；,34,（3）设置可见图形页voidfarsetvisualpage(intpage);该函数显示page所指定的可见图形页。例如，下列语句选择显示第1页：setvisualpage(1);,35,例3.8#includegraphics.h#includeconio.hvoidmain()intgdriver

20、,gmode;gdriver=VGA;/*设置VGA图形适配器*/gmode=VGAHI;/*设置VGA图形模式*/initgraph(/*清光屏*/,36,Setactivepage(1);/*设置图形输出活动页为1*/circle(150,130,80);/*画一个圆*/setactivepage(0);/*设置图形活动页为0*/rectangle(40,160,90,180);/*画一个矩形*/getch();Setvisualpage(1);/*设置可见图形1页*/getch();setvisualpage(0);/*设置可见图形0页*/getch();closegraph();/*关

21、闭图形系统*/,37,2.屏幕窗口操作TurboC提供了图形窗口处理功能，并可以在屏幕某处设置一个图形窗口，以后有关图形的操作（如画直线、圆、弧等）均相对于这个窗口的左上角为坐标原点（0,0），而且可以设置图形窗口之外的区域是不可接触的。这样所有的图形操作只在所指定图形窗口中进行，而不会出现在窗口之外。,38,（1）清除当前图形窗口voidfarcleanviewport(void);该函数清除当前图形窗口，并把当前光标位置（CP）重置为（0，0）。（2）设置图形窗口voidfarsetviewport(intleft,inttop,intright,intbottom,intclipflag

22、);该函数是建立一个新的图形窗口，窗口大小设置是用左上角坐标left，top即与右下角坐标right，bottom来定义的。若clipflag为1，则超出窗口的输出自动剪裁掉；若clipflag为0，则图形窗口之外不被剪裁。,39,屏幕边界,设置窗口，其大小与前面所画图形，窗口之外不剪裁,清屏,例3.9窗口设置与清除作用。#includegraphics.h#includeconio.hvoidmain()intgdriver=CGA,gmode=0;initgraph(/*清屏*/,40,设置窗口，窗口之外剪裁,画直线，窗口外部分剪裁掉,getch();setviewport(20,15,8

23、0,80,1);/*重置窗口，窗口之外剪裁*/rectangle(0,0,60,65);/*画一矩形*/line(0,0,100,150);/*画直线*/getch();closegraph();,画一矩形,41,3.2图形颜色设置在画图时，往往要求配置一定的颜色以使图形光彩夺目。颜色分为前景色和背景色。前景色是指构成字符和图形点的颜色；而背景色是指整个显示屏颜色。TurboC提供了多个颜色控制函数用来设置前景、背景、改变调色板等。,第三章C语言图形程序设计基础3.1屏幕设置3.2图形颜色设置3.3线的特性设定和填充3.4图形模式下文本处理3.5图形存取处理3.6常用画图函数简介3.7绘图程序

24、实例,42,一、颜色的设置,画图时，用户可以对当前的背景颜色和作图颜色进行设置。1.设置当前背景颜色voidfarsetbkcolor(intcolor);将背景色设置成color所指定的颜色值。参数color可以用名字，也可以用数字，它们对应关系在graphics.h中定义，表3.3（见书P60）列出背景色名称和数值的对应关系。缺省时，默认值为0，即黑色。2.设置当前画图颜色voidfarsetcolor(intcolor);该函数把当前画图颜色设置为color所指定颜色，即画笔的颜色。实际对应的颜色和调色板有关，缺省时，默认值是白色。,43,例3.11将背景颜色设置为黄色，画笔设置为红色,

25、画一圆。#includegraphics.h#includeconio.hvoidmain()intgdriver,gmode;gdriver=VGA;gmode=EGAHI;initgraph(,44,二、调色板调色板:是设置画颜笔的组合设置当前画笔色与调色板有关，对应一个显示设备可能有多个调色板，这意味着尽管硬件能够显示多种颜色，但由于同一时间内只能使用一个调色板，所以在同一时间内只有显示设备可能显示总颜色的一个子集可以被显示出来，因为调色板内颜色的数只受到可用视频内存的限制。根据颜色控制方法不同，可以把支持的颜色屏幕划分为两类：一类是CGA，包括CGAHI、MCGAMED、MCGAHI、

26、ATT400MED、ATT400HI；另一类是EGA，包括EGA和VGA适配器。,45,1、CGA调色板CGA类屏幕有两种分辨率：低分辨率和高分辨率。（1）低分辨率低分辨率方式显示320200个像素点，4种颜色；,46,在CGA低分辨率方式下，可以显示4种颜色，这4种颜色由选择的调色板决定。在CGA方式下可以使用的调色板有CGAC0、CGAC1、CGAC2和CGAC3。每种CGA调色板均含有4种不同颜色，调色板不同所包含的颜色也不一样。,每种调色板只能使用与它列在同一行中的颜色，其编号依次为0、1、2、3，也可以使用符号常量。,表中调色板号是图形方式，,而颜色0是背景色，颜色1、2、3是像素点

27、颜色。调色板在initgraph函数中设置，颜色用setcolor函数设置。,47,（2）高分辨率高分辨率方式显示640200个像素点，只有两种颜色。黑色背景和彩色前景。由于CGA本身原因，前景色就是硬件所认为的背景色，可用setbkcolor设置，前景色可选用p60表3.3所列的颜色。,48,例3.12在高分辨率下画一青色圆。#includegraphics.h#includeconio.hvoidmain()intgdriver=CGA,gmode=CGAHI;initgraph(程序执行后，在黑色屏幕上显示两个青色圆图形。,49,2、EGA调色板对EGA来说，总共可以有64种颜色,但只有

28、一个调色板，这个调色板只有16项，可同时显示16种颜色。表3.5（见书P63）,50,3、改变调色板的一种颜色voidfarsetpallette（intoldcolor,intnewcolor);此函数改变屏幕系统所显示颜色。它把调色板oldcolor变为newcolor。(1).对于CGA模式，只有背景色能改变，而背景色总是取oldcolor=0,例如，下列语句可把背景色改成绿色：setpallette(0,GREEN);,51,(2).对于EGA模式可以用setpalette()函数将某一种颜色设置为16种不同颜色中的一种。oldcolor是表3.3中任一颜色，而newcolor是表3.

29、5中任一种颜色。,例如：setpallette(BLUE,EGA-GREEN);或setpallette(1,2);将屏幕上的蓝色（BLUE）均变为绿色（EGA-GREEN）,52,三、获取颜色信息1.读取当前背景颜色intfargetbkcolor(void);该函数返回当前背景颜色,其背景颜色值如表3.3所示。例如：下列语句显示当前背景颜色：printf(backgroundcoloris%d,getbkcolor();2.读取当前画图颜色intfargetcolor(void);该函数返回当前画笔颜色。例如，在CGAC2图形模式下，调色板包含四种颜色：0为背景色，1为绿色，2为红色，3为

30、黄色。如果getcolor()函数的返回值为1，则当前画笔色为绿色。,53,3.读取最高可用颜色数intfargetmaxcolor(void);该函数返回当前屏幕模式下最大有效颜色值。在EGA模式下，getmaxcolor()函数返回最大值为15，这表明用setcolor()函数值在015有效；在CGA模式中,getmaxcolor()函数返回最大值为3，这表明用setcolor()函数值在03有效。4.在点（x，y）处画一规定颜色点voidfarputpixel(intx,inty,intcolor);把color所指定的颜色写到（x，y）处的像素上。5读取点（x，y）的颜色intfarg

31、etpixel(intx,inty);此函数返回指定点x，y位置上的像素颜色。,54,例3.14在不同位置画点#includegraphics.h#includeconio.hvoidmain()intgdriver=DETECT,gmode;intcolor,i,max;initgraph(,得到当前屏幕模式下最大有效颜色值,以（50，20）为起点，在X正方向上每隔10用当前屏幕模式下最大有效颜色画点,得到点（50，20）的像素颜色,把color所指定的颜色写到（150，150）处的像素上。,55,第三章C语言图形程序设计基础3.1屏幕设置3.2图形颜色设置3.3线的特性设定和填充3.4图形

32、模式下文本处理3.5图形存取处理3.6常用画图函数简介3.7绘图程序实例,3.3线的特性设定和填充一、线的特性设定用画线函数进行画线时，其默认值均属于一像素点宽度的实线。为了改变线形与线宽，TurboC提供了可以改变线型和线宽的函数。voidfarsetlinestyle(intlinestyle,unsignedpattern,intwidth);,56,该函数所用三个参数含义如下：（1）linestyle:为整型值，用来定义所画直线类型表中前四种为系统预定义的类型，第五个为用户自定义类型。,线型的代号说明,57,（2）pattern：无符号整型数。该参数在需要用户自定义线型时使用，如果是使

33、用前四种系统预定义的线型，则该参数可取0值。(3)width：整型数。指定所画直线的粗细，以像素为单位,分为两种情况通过上述几个参数的不同组合，就可以根据需要画出不同类型、不同粗细的直线。例如：setcolor(RED);Setlinestyle(DASHED-LINE,0,THICK-WIDTH);line(10,20,150,70);从(10,20)到(150,70)用一条红色的3个像素宽点划线。,58,当函数setlinestyle的第一个参数为USERBIT-LINE（或4）时，可以由用户自己定义直线类型。此时，第三个参数意义同前，直线类型在第二个参数中定义，该参数是一个16位二进制码

34、，每一位（bit）表示一个像素。某一位置1时表示直线上相应位置以当前颜色显示；如果某位为0，则其对应像素不显示或不改变（仍用原来颜色）。例如：111111111111111116位全置1，因此画一条16个像素的点实线。1010101010101010则隔位置1，因此画一条16个像素的点虚线。在实际编写程序时，一般把16位二进制数转换为4位十六进制数，每4位二进制数转换为1位十六进制数，故上面两个例子转换为十六进制数为：FFFF和AAAA函数调用方法为：setlinestyle(4,0 xAAAA,1);用这种方法，可以根据需要定义各种线型。,59,例3.15演示系统预定义的四种线型#inclu

35、de#includeconio.h#includestdio.hvoidmain()inti,j,c,x=50,y=50,k=1;intgdriver=DETECT,gmode;printf(inputcolornumber.n);scanf(“%d”,/*设置前景色为输入颜色*/,60,for(j=1;j=2;j+)for(i=0;i0;i-)putimage(i-1,216,w,COPY_PUT);/*在不同下x位置显示图像*/line(2,265,630,265);/*画公路线*/getch();/*暂停*/closegraph();,84,3.6常用画图函数简介一、直线类函数1指定两点

36、间画一直线voidfarline(intx1,inty1,intx2,inty2);用当前颜色从点(x1,y1)到点（x2，y2）画一条直线，当前位置(CP)不变。2从当前位置到（x，y）点画一条直线voidfarlineto(intx,inty);用当前颜色从当前位置（CP）到（x，y）点画一条直线，并把（CP）位置定位在（x，y）点。3从当前坐标以相对增量方式画直线voidfarlinerel(intdeltax,intdeltay)从当前位置到相对CP位置在X方向增大deltax，在Y方向增大deltay画一直线。,第三章C语言图形程序设计基础3.1屏幕设置3.2图形颜色设置3.3线的特

37、性设定和填充3.4图形模式下文本处理3.5图形存取处理3.6常用画图函数简介3.7绘图程序实例,85,二、多边形类函数1、画矩形voidfarrectangle(intleft,inttop,intright,intbottom);用当前画笔画出由坐标（left，top）及（right,bottom）所定义的矩形。2画多边形voidfardrawpoly(intnumpoints,int*polypoints);用当前画笔画一多边形，多边形的顶点数为numpoints,*polypoints指向一个整型数组，共有numpoints*2个整数组成，每一对整数给出一个多边形顶点（x，y）坐标。,86,三、圆弧类函数1、画一圆弧voidfararc(intx,inty,intstartangle,intendangle,intradius);以(x,y)为圆心，radius为半径，从起角startangle到终角endangle，以当前颜色画一圆弧。2.画一椭圆voidfarellipse(intx,inty,intstart,intend,intxradius,intyradius);用当前颜色画一椭圆弧，其圆心为（x，y），x轴、y轴半径分别为xradius,yradius,起始角和结束角分别为sta