-计算机图形学实验报告

计算机图形学实验报告姓名：_____________学号：_____________班级：_____________时间：_____2016年12月_________实验一OpenGL编程与图形绘制1．实验目的了解OpenGL编程，并熟悉OpenGL的主要功能、绘制流程和基本语法。学会配置OpenGL环境，并在该环境中编程绘图。2．实验内容OpenGL的主要功能：模型绘制、模型观察、颜色模式、光照应用、图像效果增强、位图和图像处理、纹理映射、实时动画和交互技术。OpenGL的绘制流程分为两个方面：一个完整的窗口系统的OpenGL图形处理系统的结构为：最底层为图形硬件，第二层为操作系统，第三层为窗口系统，第四层为OpenGL，最上面的层为应用软件；OpenGL命令将被放在一个命令缓冲区中，这样命令缓冲区中包含了大量的命令、顶点数据和纹理数据。当缓冲区被清空时，缓冲区中的命令和数据都将传递给流水线的下一个阶段。OpenGL的基本语法中相关库有：OpenGL核心库：gl、OpenGL实用程序库：glu、OpenG编程辅助库：aux、OpenGL实用程序工具包（OpenGLutilitytoolkit，GLUT）：glut、Windows专用库：wgl。OpenGL的基本语法中命名规则为：OpenGL函数都遵循一个命名约定，即采用以下格式：库前缀根命令可选的参数个数可选的参数类型。了解了上述基础知识后，配置好OpenGL环境，然后在该环境中编程练习图形的绘制，本次实验主要是对点的绘制、直线的绘制和多边形面的绘制。3．实验代码及结果3.1点的绘制：#includegl/glut.hvoidInitial(void){glClearColor(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f);//设置窗口背景颜色为白色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定设置投影参数gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);//设置投影参数}voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//用当前背景颜色填充窗口glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);//设置当前的绘图颜色为红//glRectf(50.0f,100.0f,150.0f,50.0f);//绘制一个矩形glPointSize(10);//三个点glBegin(GL_POINTS);glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);glVertex2i(2,148);glVertex2i(100,75);glVertex2i(198,2);glEnd();glFlush();//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序}intmain(intargc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);//初始化窗口的显示模式glutInitWindowSize(400,300);//设置窗口的尺寸glutInitWindowPosition(100,120);//设置窗口位置glutCreateWindow(矩形);//创建一个名为矩形的窗口glutDisplayFunc(Display);//设置当前窗口的显示回调函数Initial();//完成窗口初始化glutMainLoop();//完成窗口GLUT事件处理循环return0;}运行结果：3.2直线的绘制：#includegl/glut.hvoidInitial(void){glClearColor(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f);//设置窗口背景颜色为白色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定设置投影参数gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);//设置投影参数}voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//用当前背景颜色填充窗口glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);//设置当前的绘图颜色为红色//glRectf(50.0f,100.0f,150.0f,50.0f);//绘制一个矩形glBegin(GL_LINE_LOOP);//五角星glVertex2i(10,10);glVertex2i(30,35);glVertex2i(50,10);glVertex2i(5,25);glVertex2i(55,25);glEnd();glFlush();//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序}intmain(intargc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);//初始化窗口的显示模式glutInitWindowSize(400,300);//设置窗口的尺寸glutInitWindowPosition(100,120);//设置窗口位置glutCreateWindow(矩形);//创建一个名为矩形的窗口glutDisplayFunc(Display);//设置当前窗口的显示回调函数Initial();//完成窗口初始化glutMainLoop();//完成窗口GLUT事件处理循环return0;}运行结果：3.3多边形面的绘制：#includegl/glut.hvoidInitial(void){glClearColor(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f);//设置窗口背景颜色为白色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定设置投影参数gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);//设置投影参数}voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//用当前背景颜色填充窗口glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);//设置当前的绘图颜色为红色//glRectf(50.0f,100.0f,150.0f,50.0f);//绘制一个矩形glBegin(GL_TRIANGLES);//等边三角形glVertex2f(0.0,0.0);glVertex2f(15,25.95);glVertex2f(30,0);glEnd();glFlush();//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序}intmain(intargc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);//初始化窗口的显示模式glutInitWindowSize(400,300);//设置窗口的尺寸glutInitWindowPosition(100,120);//设置窗口位置glutCreateWindow(矩形);//创建一个名为矩形的窗口glutDisplayFunc(Display);//设置当前窗口的显示回调函数Initial();//完成窗口初始化glutMainLoop();//完成窗口GLUT事件处理循环return0;}运行结果：实验二直线绘制实验1.实验目的为了进一步熟悉OpenGL编程，了解基本图形生成算法中的直线绘制，学会直线绘制算法中最常用的三种算法：数值微分法、中点画线算法和Bresenham算法。2.实验内容（一）数值微分法数值微分法直接从直线的微分方程生成直线。给定直线的两端点：P0(X0,Y0)和P1(X1,Y1)，得到直线的微分方程dy/dx=△y/△x=(Y1-Y0)/(X1-X0)=k。数值微分算法的原理是，由于直线的一阶导数是连续的，而且△x和△y是成比例的，因此通过在当前位置（Xi，Yi）分别加上两个小增量ε△x和ε△y(ε为无穷小的正数)来求下一点（X(i+1),Y(i+1)）的x，y坐标。（二）中点画线算法给定直线的两端点：P0(X0,Y0)和P1(X1,Y1)，可得到直线方程F(x,y)=y-kx-b=0且k=△y/△x=(Y1-Y0)/(X1-X0)。绘图过程如下：○1.输入直线的两端点P0(X0,Y0)和P1(X1,Y1)。○2.计算初始值△x,△y,d=△x-2△y,x=X0,y=Y0.○3.绘制点(x,y)。判断d的符号，若d0，则(x,y)更新为(x+1,y+1),d更新为d+2△x-2△y;否则(x,y)更新为(x+1，y)，d更新为△y。○4.当直线没有画完时，重复步骤○3,否则结束。（三）Bresenham算法算法步骤如下：○1.输入直线两端点P0(X0,Y0)和P1(X1,Y1)。○2.计算初始值△x,△y,e=-△x,x=X0,y=Y0。○3.绘制点(x,y)。○4.e更新为e+2△y。判断e的符号，若e0,则(x,y)更新为(x+1,y+1),同样将e更新为e-2△x；否则(x,y)更新为(x+1,y)。○5.当直线没有画完时，重复步骤○3和○4；否则结束。3.实验代码及结果3.1数值微分算法编程绘制直线代码：#includegl/glut.h#includewindows.hvoidInitial(void){glClearColor(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f);//设置窗口背景颜色为白色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定设置投影参数gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);//设置投影参数}voidDisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//用当前背景颜色填充窗口glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);//设置当前的绘图颜色为红色glBegin(GL_LINES);intx0=10;inty0=20;intx1=30;inty1=40;intcolor=10;intdx,dy,epsl,k;floatx,y,xIncre,yIncre;dx=x1-x0;dy=y1-y0;x=x0;y=y0;//if(abs(dx)abs(dy))epsl=abs(dx);elseepsl=abs(dy);xIncre=(float)dx/(float)epsl;yIncre=(float)dy/(float)epsl;for(k=0;k=epsl;k++){glVertex2i(int(x+0.5),(int)(y+0.5));x+=xIncre;y+=yIncre;}glEnd();glFlush();//清空OpenGL命令缓冲区，执行OpenGL程序}intmain(intargc,char*argv[]){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);//初始化窗口的显示模式glutInitWindowSize(400,300);//设置窗口的尺寸glutInitWindowPosition(100,120);//设置窗口位置glutCreateWindow(矩形);//创建一个名为矩形的窗口glutDisplayFunc(Display);//设置当前窗口的显示回调函数Initial();//完成窗口初始化glutMainLoop();//完成窗口GLUT事件处理循环return0;}实验结果：2.2中点画线算法编程绘制直线代码：#includegl/glut.h#includewindows.hvoidInitial(void){glClearColor(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f);//设置窗口背景颜色为白色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//指定设置投影参数gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0);//设置投影参数}voi