计算机图形学课程设计报告

计算机图形学课程设计报告组号：第七组小组成员：宋洁邵海军谷文海冯新科学院：资源环境学院专业班级：地科14-2指导老师：向中林2016.12.18目录1实习目的...................................................................12课程设计题目...............................................................12.1题目要求及内容.........................................................12.1.1要求...............................................................12.1.2内容分析...........................................................22.2实习原理...............................................................22.2.1人机交互...........................................................22.2.2动画...............................................................52.2.3几何变换...........................................................52.2.3.1二维几何图形变换...............................................52.2.3.2三维几何图形变换:..............................................63主要流程图.................................................................83.1三维图形处理流程图...................................................83.2二维几何画板流程图...................................................94主要源程序.................................................................94.1主要源程序.............................................................94.2.1键盘事件函数......................................................114.2.2菜单..............................................................124.2.2.1创建菜单函数..................................................124.2.2.2光照函数......................................................144.2.2.3几何变换事件..................................................164.2.2.3.1旋转事件..................................................164.2.2.3.2移动事件..................................................174.2.2.3.3放大事件..................................................184.2.2.3.4缩小事件..................................................195问题讨论..................................................................1911实习目的课程设计是信息与计算科学专业集中实践性环节之一，是学习完《计算机图形学》课程后进行的一次全面的综合练习。其目的是：（1）要达到理论与实际应用相结合，使学生能够根据数据对象的特性，学会数据组织的方法，能把现实世界中的实际问题在计算机内部表示出来，并培养良好的程序设计技能。（2）在实践中认识为什么要学习数据结构，掌握数据结构、程序设计语言、程序设计技术之间的关系，是前面所学知识的综合和回顾。要求（1）了解并掌握交互式图形系统的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力；（2）初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能；（3）提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能；（4）训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发，培养软件工作者所应具备的科学的工作方法和作风；(5)培养学生团结协作，共同完成相关课题的能力。2课程设计题目人机交互系统三维图形处理及动画实现2.1题目要求及内容2.1.1要求创建三维立体图形，通过创建菜单及键盘、鼠标事件实现对图形的人机交互式处理。在理解直线、圆、区域填充、图形裁剪等理论知识的基础上，借助于程序设计语言VC++和OpenGL三维图形库进行小型图形应用软件或三维场景的开发。本课程课程设计注重图形交互处理的主要实现，包括如下几部分：三维立体图形人机交互的处理，主要内容包括以下几点：（1）创建菜单及键盘事件实现对图形的基本处理；（2）平移、缩放、旋转等计算机图形的几何变换；（3）图形的裁剪；（4）平面投影和透视投影；（5）消隐和光照处理；2（6）动画的绘制及实现。附：二维图形的绘制主要内容包括以下几点：（1）点、线、圆、多边形、Bezier曲线等计算机基本图元的的绘制；（2）点、线、圆、多边形、Bezier曲线等计算机基本图元属性的设置。2.1.2内容分析定义三维齐次坐标结构和面的结构；定义各图形绕轴旋转的结构及各坐标轴的放缩结构；定义各个光源的属性及材质表面的属性；定义键盘输入及鼠标输入对应响应的事件；定义各菜单对应执行的响应事件；通过双缓存技术实现动画效果。2.2实习原理2.2.1人机交互人机交互主要包括鼠标输入、键盘输入以及创建菜单执行对应的处理事件，其基本原理如下：鼠标：1）检测鼠标ClicksGLUT为处理鼠标clicks事件提供了一个方法。函数glutMouseFunc，这个函数一般在程序初始化阶段被调用。函数原型如下：voidglutMouseFunc(void(*func)(intbutton,intstate,intx,inty));参数：func：处理鼠标click事件的函数的函数名。从上面可以看到到，处理鼠标click事件的函数，一定有4个参数。第一个参数表明哪个鼠标键被按下或松开，这个变量可以是下面的三个值中的一个：GLUT_LEFT_BUTTONGLUT_MIDDLE_BUTTONGLUT_RIGHT_BUTTON第二个参数表明，函数被调用发生时，鼠标的状态，也就是是被按下，或松开，可能取值如下：GLUT_DOWNGLUT_UP当函数被调用时，state的值是GLUT_DOWN，那么程序可能会假定将会有个GLUT_UP事件，甚至鼠标移动到窗口外面，也如此。然而，如果程序调用glutMouseFunc传递NULL作为参数，那么GLUT将不会改变鼠标的状态。3剩下的两个参数（x,y）提供了鼠标当前的窗口坐标（以左上角为原点）。2）检测动作（motion）GLUT提供鼠标motion检测能力。有两种GLUT处理的motion：activemotion和passivemotion。Activemotion是指鼠标移动并且有一个鼠标键被按下。Passivemotion是指当鼠标移动时，并有没鼠标键按下。如果一个程序正在追踪鼠标，那么鼠标移动期间，每一帧将产生一个结果。GLUT让我们可以指定两个不同的函数，一个追踪passivemotion，另一个追踪activemotion。它们的函数原型，如下：voidglutMotionFunc(void(*func)(intx,inty));voidglutPassiveMotionFunc(void(*func)(intx,inty));参数：Func：处理各自类型motion的函数名。处理motion的参数函数的参数（x,y）是鼠标在窗口的坐标。以左上角为原点。3）检测鼠标进入或离开窗口GLUT还能检测鼠标鼠标离开，进入窗口区域。一个回调函数可以被定义去处理这两个事件。GLUT里，调用这个函数的是glutEntryFunc,函数原型如下：voidglutEntryFunc(void(*func)（intstate）);参数：Func：处理这些事件的函数名。上面函数的参数中，state有两个值：GLUT_LEFTGLUT_ENTERED表明，是离开，还是进入窗口。键盘：当你按下一个键后，GLUT提供了两个函数为这个键盘消息注册回调。1）第一个是glutKeyboardFunc。这个函数是告诉窗口系统，哪一个函数将会被调用来处理普通按键消息。普通键是指字母，数字，和其他可以用ASCII代码表示的键。函数原型如下：voidglutKeyboardFunc(void(*func)(unsignedcharkey,intx,inty));参数：func:处理普通按键消息的函数的名称。如果传递NULL，则表示GLUT忽略普通按键消息。这个作为glutKeyboardFunc函数参数的函数需要有三个形参。第一个表示按下的键的ASCII码，其余两个提供了，当键按下时当前的鼠标位置。鼠标位置是相对于当前客户窗口的左上角而言的。2）GLUT提供函数glutSpecialFunc以便当有特殊键按下的消息时，你能注册你的函数。函数原型如下：voidglutSpecialFunc(void(*func)(intkey,intx,inty));参数：func:处理特殊键按下消息的函数的名称。传递NULL则表示GLUT忽略特殊键消息。4菜单：弹出式菜单（像点鼠标右键出来的菜单那样的）也是GLUT的一部分，虽然它不能实现我们经常看到的windows系统弹出式菜单的所有的功能，但是它也有很大的作用。给一个程序增加菜单提供了一个比键盘更简单的方法来和程序交互，选择不同选项，而不用去记那些按键。1）创建菜单：创建菜单函数glutCreateMenu的原型如下：intglutCreateMenu（void（*func）（intvalue））；参数：func：为新建的菜单处理菜单事件的函数名。这个函数的返回值是菜单的标识符（menuidentifier）。2）菜单增加条目：出来个空菜单也没什么用，使用的函数是glutAddMenuEntry：voidglutAddMenuEntry（char*name，intvalue）；参数：name：菜单名称的字符串。value：当你选择菜单里的一项后，这个值就返回给上面的glutCreateMenu里调用的函数。3）联接鼠标：必须指定菜单怎么出现，使用GLUT你可以在按下一个鼠标按键后让菜单显示，函数是glutAttachMenu：voidglutAttachMenu（intbutton）；参数：button:一个整数，指定菜单和哪个鼠标键关联起来。botton可以去下面的值;GLUT_LEFT_BUTTONGLUT_MIDDLE_BUTTONGLUT_RIGHT_BUTTON用glutAttachMenu来在鼠标和菜单间建立关联，但我们有时候需要断开这种关联。完成这