实验一 opengl高级图形图像实验报告

1、高级图形图像第一次实验报告1、 实验描述以及关键步骤1. opengl编程环境组建(基于VC6.0)1) 下载opengl开发库文件夹；2) 复制glut32.dll和glut.dll到windowssystem32；3) 复制glut.h到.Microsoft Visual StudioVC98IncludeGL；4) 复制glut32.lib和glut.lib到Microsoft Visual StudioVC98Lib；5) 新建工程后，进入Project菜单，选Settings项，弹出 Settings 对话框，选Link项，在 Libraries 栏目中加入OpenGL库：openg

2、l32.lib glu32.lib glaux.lib。2. 基本图形绘制 首先运行一个Windows环境下的一个基本OpenGL程序，直接打开60version文件夹内的工程，它将显示一个空的OpenGL窗口,可以在定制窗口大小和全屏模式下切换（按F1）,按ESC退出，该程序为以后的应用程序提供了实验平台，并预留了绘图接口。 根据教材P67-70，了解绘制函数，根据附件2提供的源码baseshape.cpp，将该文件内的场景绘制函数Drawsence()替代空窗口程序中的同名函数，修改图形绘制命令和参数，显示出点、线、矩形、三角形等，可设置不同线宽。3. 图形的二维变换 根据附件3提供源码，

3、将该文件内的场景绘制函数Drawsence()替代空窗口程序中的同名函数，通过调用glTranslate*, glRotate*,glscale*等二维变换函数实现平移、旋转、缩放等变换，通过参数操作和矩阵操作两种方式执行。 glTranslatef：在opengl中，函数glTranslatef的作用就是移动坐标原点。 glRotatef：glRotatef( angle, x, y, z )函数的作用是将当前坐标系以a( x, y, z )向量为旋转轴旋转angle角度，满足右手法则，即沿着右手握拳时四个手指指向的方向旋转。 glScalef：模型缩放函数。4. 二维观察流水线 根据附件v

4、iewport.cpp提供的源代码和课本P253-259，将该文件内的场景绘制函数Drawsence()替代空窗口程序中的同名函数，参考glut窗口操作函数，实现同一窗口中的视口变换和多视口显示。5. 分形 在完成前面工作的基础上，引入分形的递归算法，通过绘制小的三角形动作，生成Sierpinski镂垫。二、 实验步骤解析1. 首先用vc6.0新建一个支持MFC的工程，把附件所给的空窗口的源代码拷贝到工程里，运行，显示一个空窗。如图1。2. 将附件2提供的源码代替上一步骤中的Drawsence()函数，运行窗口中显示出一个三角形和一个正方形，如图2。3. 修改上述程序，实现画两个点，线段，矩形

5、，如图3。4. 改变上一个步骤中的线宽，画出不同宽度的线段。如图4。5. 将附件3提供的源代码代替上一步骤中的Drawsence()函数，运行窗口中显示缩放，平移，旋转的三角形和正方形。如图5。6. 修改上述程序，用矩阵方法实现平移，缩放和旋转。如图6。7. 修改上述程序，用参数方法实现平移、旋转和缩放，并添加颜色。如图7，图8。8. 将附件viewport.cpp代替上述程序中的Drawsence()函数，实现同一窗口中的视口变换和多视口显示。如图9。9. 修改上述程序，实现同一窗口中的视口变换和多视口显示。如图10。10. 在完成前面工作的基础上，引入分形的递归算法，通过绘制小的三角形动作

6、，生成Sierpinski镂垫。如图11。 3、 编程思路及实现1. 空窗程序 这个程序运行后给出一个黑色背景的空窗，在DrawGLScene函数中，不写任何图形绘制的代码，仅仅进行初始设置。设置F1键的功能为跳出全屏窗口。int DrawGLScene(GLvoid)/ 从这里开始进行所有的绘制glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/ 清除屏幕和深度缓存glLoadIdentity();/ 重置当前的模型观察矩阵return TRUE;/ 一切 OK2. 画三角形和正方形 画三角形调用glBegin(GL_TRIANGLES)函

7、数，函数中只要指定三个点即可。接着在三角形右侧3个单位距离处画正方形，用glBegin(GL_QUADS)，需要四个点。int DrawGLScene(GLvoid)/glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/ 清除屏幕及深度缓存glLoadIdentity(); / 重置当前的模型观察矩阵 glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);/ 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0 glBegin(GL_TRIANGLES); / 绘制三角形glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);/ 上顶点glVe

8、rtex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 右下glEnd(); / 三角形绘制结束 glTranslatef(3.0f,0.0f,0.0f);/ 右移3单位 glBegin(GL_QUADS); / 绘制正方形glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);/ 左上glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);/ 右上glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 右下glEnd(); / 正方形绘制结束

9、return TRUE; / 继续运行3.画点，线段，矩形 画点是最基础的绘制，使用glBegin(GL_POINTS)函数。由于单独一个点非常小，我们渲染成原来的5倍大小，用函数glPointSize(5.0f)。画线段用glBegin(GL_LINES)，线段加粗用函数glLineWidth(5.0f)。画长方形与画正方形一样，只是用函数glBegin(GL_POLYGON)。/画点，线，矩型int DrawGLScene(GLvoid)/ Heres Where We Do All The DrawingglClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUF

10、FER_BIT);/ 清除屏幕及深度缓存glLoadIdentity(); / 重置当前的模型观察矩阵 glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);/ 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0 glPointSize(5.0f); /画两个点 glBegin(GL_POINTS); glVertex2f(0.0f, 0.0f); glVertex2f(1.0f, 0.0f); glEnd();glLineWidth(5.0f); glBegin(GL_LINES); /画线段 glVertex2f(2.0f, 0.0f); glVertex2f(3.0f, 0.0f); glE

11、nd(); glBegin(GL_POLYGON); /按顺时针绘制一个长方形，在右上方 glVertex2f(0.0f, 1.0f); glVertex2f(0.0f, 1.5f); glVertex2f(1.0f, 1.5f); glVertex2f(1.0f, 1.0f); glEnd(); return TRUE; / 继续运行4.改变线段的宽度 根据上个步骤，画出几条粗细不同的线段，互为对比。/改变宽度int DrawGLScene(GLvoid)/ Heres Where We Do All The DrawingglClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_D

12、EPTH_BUFFER_BIT);/ 清除屏幕及深度缓存glLoadIdentity(); / 重置当前的模型观察矩阵 glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f);/ 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0 glLineWidth(5.0f); glBegin(GL_LINES); /画线段 glVertex2f(0.0f, 1.0f); glVertex2f(2.0f, 1.0f);glEnd();glLineWidth(8.0f); glBegin(GL_LINES); /画线段 glVertex2f(0.0f, 0.0f); glVertex2f(2.0f, 0.0f)

13、; glEnd(); glLineWidth(12.0f); glBegin(GL_LINES); /画线段 glVertex2f(0.0f, -1.0f); glVertex2f(2.0f, -1.0f); glEnd();return TRUE; / 继续运行5. 平移，缩放，旋转 平移使用函数glTranslatef(3.0f,1.0f,0.0f)，把当前矩阵和一个表示移动物体的矩阵相乘。三个参数分别是向x，y，z方向平移的距离。这个函数要用在绘制函数之前。缩放使用函数glScalef(1.5f,0.5f,0.0f)，把当前矩阵和一个表示缩放物体的矩阵相乘。三个参数分别是x，y，z方向上

14、的缩放倍数。 旋转用函数glRotatef(rtri,0.0f,1.0f,0.0f)，把当前矩阵和一个表示旋转物体的矩阵相乘。物体将绕着(0,0,0)到(x,y,z)的直线以逆时针旋转，参数rtri表示旋转的角度。/平移，缩放和旋转GLfloatrtri;/ 用于三角形的角度GLfloatrquad;/ 用于四边形的角度int DrawGLScene(GLvoid)/ Heres Where We Do All The Drawing glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/ 清除屏幕及深度缓存glLoadIdentity();

15、/ 重置模型观察矩阵glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f); / 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0 glBegin(GL_TRIANGLES); / 绘制三角形glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);/ 设置当前色为红色glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);/ 上顶点/glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);/ 设置当前色为绿色glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下/glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);/ 设置当前色为蓝色glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0

16、f);/ 右下glEnd(); / 三角形绘制结束 glScalef(1.5f,0.5f,0.0f); / 三角形缩放glTranslatef(2.0f,1.0f,0.0f);/ 三角形向x方向移动1个单位 glRotatef(rquad,1.0f,0.0f,0.0f);/ 绕X轴旋转四边形 glBegin(GL_QUADS);/ 绘制正方形glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);/ 左上glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);/ 右上glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.

17、0f);/ 右下glEnd();/ 正方形绘制结束rtri+=0.2f;/ 增加三角形的旋转变量rquad-=0.15f;/ 减少四边形的旋转变量return TRUE;/ 继续运行6. 矩阵方法实现平移，缩放和旋转GLfloatrtri;/ 用于三角形的角度GLfloatrquad;/ 用于四边形的角度int DrawGLScene(GLvoid)/ Heres Where We Do All The Drawing GLfloat moveMatrix= 1.0f, 0.0f,0.0f,0.0f, 0.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,

18、 -1.5f, 0.0f, -6.0f, 1.0f ; GLfloat rotateYMatrix= cos(rtri),0.0f,-sin(rtri),0.0f, 0.0f,1.0f,0.0f,0.0f, sin(rtri),0.0f,cos(rtri),0.0f, 0.0f,0.0f,0.0f,1.0f ; GLfloat moveMatrix1= 1.0f, 0.0f,0.0f,0.0f, 0.0f,1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.5f, 0.0f, -6.0f, 1.0f ; GLfloat rotateXMatrix1= 1.0

19、f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, cos(rquad), -sin(rquad), 0.0f, 0.0f, sin(rquad), cos(rquad), 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f ; glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/ 清除屏幕及深度缓存glMatrixMode( GL_MODELVIEW ); glLoadIdentity();/ 重置模型观察矩阵glMultMatrixf(moveMatrix); / 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0 glMultMatrixf

20、(rotateYMatrix); glBegin(GL_TRIANGLES);/ 绘制三角形/glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);/ 设置当前色为红色glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);/ 上顶点/glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f);/ 设置当前色为绿色glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下/glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f);/ 设置当前色为蓝色glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 右下glEnd();/ 三角形绘制结束 glLoadIdentity();/ 重置模

21、型观察矩阵glMultMatrixf(moveMatrix1); / 右移1.5单位,并移入屏幕 6.0 glMultMatrixf(rotateXMatrix1); / 绕X轴旋转四边形 /glColor3f(0.5f,0.5f,1.0f);/ 一次性将当前色设置为蓝色glBegin(GL_QUADS);/ 绘制正方形glVertex3f(-1.0f, 1.0f, 0.0f);/ 左上glVertex3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f);/ 右上glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 右下glE

22、nd(); / 正方形绘制结束rtri+=0.005f;/ 增加三角形的旋转变量rquad-=0.005f;/ 减少四边形的旋转变量return TRUE;/ 继续运行7.用参数方法平移、缩放和旋转三角形/用参数方法平移、缩放和旋转三角形GLfloatrtri;/ 用于三角形旋转的角度，需设为全局变量GLfloatrquad;/ 用于四边形旋转的角度，需设为全局变量int DrawGLScene(GLvoid)/ Heres Where We Do All The Drawing glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);/ 清除屏幕

23、及深度缓存glLoadIdentity(); / 重置模型观察矩阵glTranslatef(-1.5f,0.0f,-6.0f); / 左移 1.5 单位，并移入屏幕 6.0 glBegin(GL_TRIANGLES); / 绘制三角形glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f); / 设置当前色为红色glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);/ 上顶点glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 右下glEnd(); / 三角形绘制结束 glRotatef(rtri,3.0f,0.0f

24、,0.0f);/ 绕x轴旋转三角形 glBegin(GL_TRIANGLES); / 绘制三角形glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f); / 设置当前色为蓝色glVertex3f(3.0f,1.0f, 0.0f);/ 上顶点glVertex3f(1.5f,0.0f, 0.0f);/ 左下glVertex3f(4.5f,0.0f, 0.0f);/ 右下glEnd(); / 三角形绘制结束 rtri+=0.2f; / 增加三角形的旋转变量 return TRUE; / 继续运行8.视口变换和多视口显示void renderGL2() /视口一 左下角 glEnable(GL_SCISS

25、OR_TEST); glScissor(0,0,window_width/2-1,window_height/2-1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glViewport(0,0,window_width/2-1,window_height/2-1); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(45.0f,(GLfloat)window_width/(GLfloat)window_h

26、eight,0.1f,100.0f); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); /绘制部分 glTranslatef(0.0f ,0.0f ,-5.0f ); glRotatef(rtri,0.0f ,1.0f ,0.0f ); /绘制一个三角锥 glBegin( GL_TRIANGLE_STRIP ); glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 ); glVertex3f( 0.0, 1.0, 0.0 ); glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 ); glVertex3f(-1.0, -1.0, 1.0 ); glCol

27、or3f( 0.0, 0.0, 1.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, 1.0 ); glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 ); glVertex3f( 1.0, -1.0, -1.0 ); glColor3f( 1.0, 0.0, 0.0 ); glVertex3f( 0.0, 1.0, 0.0 ); glColor3f( 0.0, 1.0, 0.0 ); glVertex3f(-1.0, -1.0, 1.0 ); glEnd(); /视口二 左上角 glEnable(GL_SCISSOR_TEST); glScissor(0,window_height/2+

28、1,window_width/2-1,window_height/2-1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glViewport(0,window_height/2+1,window_width/2-1,window_height/2-1); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(45.0f,(GLfloat)window_width/(GLfloat)window_height,

29、0.1f,100.0f); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); /绘制部分 glColor3f(1.0f,0.0f,1.0f); glTranslatef(0.0f,0.0f,-9.0f); glRotatef(rtri,1.0,1.0,0.0); glBegin(GL_TRIANGLES); / 绘制三角形 glVertex3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f);/ 上顶点 glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 左下 glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);/ 右下 glEnd(); /

30、 三角形绘制结束 /视口三 右下角 glEnable(GL_SCISSOR_TEST); glScissor(window_width/2+1,0,window_width/2-1,window_height/2-1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glViewport(window_width/2+1,0,window_width/2-1,window_height/2-1); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentit

31、y(); gluPerspective(45.0f,(GLfloat)window_width/(GLfloat)window_height,0.1f,100.0f); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); /绘制部分 glTranslatef(0.0f,0.0f,-2.0f); glRotatef(-45.0f,1.0f,0.0f,0.0f); glRotatef(rtri,0.0f,0.0f,1.0f); glBegin(GL_QUADS); glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f); glVertex3f( 0.5f, 0.

32、5f, 0.0f); glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f); glVertex3f(-0.5f, 0.5f, 0.0f); glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f); glVertex3f(-0.5f, -1.0f, 0.0f); glColor3f(0.0f,0.0f,0.0f); glVertex3f( 0.5f, -1.0f, 0.0f); glEnd(); /视口四 右上角 glEnable(GL_SCISSOR_TEST); glScissor(window_width/2+1,window_height/2+1, window_width/2-1, wind

33、ow_height/2-1); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glDisable(GL_SCISSOR_TEST); glViewport(window_width/2+1,window_height/2+1, window_width/2-1, window_height/2-1); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(45.0f,(GLfloat)window_width/(GLfloat)window_height,0.1f,1

34、00.0f); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); /绘制部分 glColor3f(0.0f,0.0f,0.0f); glTranslatef(0.0f,0.0f,-4.0f); glRotatef(-rtri/2,1.0f,0.0f,0.0f); glRotatef(-rtri/2,0.0f,1.0f,0.0f); glRotatef(-rquad/2,0.0f,0.0f,1.0f); glBegin(GL_QUADS); glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f); glVertex3f( 0.5f, 0.5f, 0.0f);

35、 glColor3f(0.0f,1.0f,0.0f); glVertex3f(-0.3f, 0.5f, 0.0f); glColor3f(0.0f,0.0f,1.0f); glVertex3f(-0.5f, -1.0f, 0.0f); glColor3f(0.0f,0.0f,0.0f); glVertex3f( 0.5f, -1.0f, 0.0f); glEnd(); rtri+=0.2f; / 旋转变量 rquad-=0.15f; / 旋转变量 SDL_GL_SwapBuffers( );void initGL( int width, int height ) float ratio = (

36、float) width / (float) height; / Our shading model-Gouraud (smooth). glShadeModel( GL_SMOOTH ); / Set the clear color. glClearColor( 0, 0, 0, 0 ); / Setup our viewport. glViewport( 0, 0, width, height ); /Change to the projection matrix and set our viewing volume. glMatrixMode( GL_PROJECTION ); glLoadIdentity(); gluPerspective( 60.0, ratio, 1.0, 100.0 ); 9.镂垫/二维递归镂垫#include / Windows的头文件#include /包含最新的gl.h#include /包含最新的glu.h库#include /X windows系统应用库#include / a point d