《计算机图形学》实验指导书Word格式文档下载.docx

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实验七画图软件的编制31

实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法

【实验目的】

1、掌握直线的多种生成算法；

2、掌握二维图形显示原理。

【实验环境】

VC++6.0/BC

【实验性质及学时】

验证性实验，2学时，必做实验

【实验内容】

利用任意的一个实验环境，编制源程序，分别实现直线的三种生成算法，即数字微分法（DDA）、中点画线法以及Bresenham画线算法。

【实验原理】

1、数字微分法（DigitalDifferentialAnalyzer，DDA）

算法思想：

基于直线的微分方程来生成直线。

ε=1/max（|△x|,|△y|）

max（|△x|,|△y|）=|△x|，即|k|≤1的情况：

max（|△x|,|△y|）=|△y|，此时|k|≥1：

2、中点画线法

每次在最大位移方向上走一步，另一方向是否走步取决于误差项的判断。

3、Bresenham画线算法

其基本思想同中点算法一样，即每次在最大位移方向上走一步，而另

一个方向是否走步取决于误差项的判断。

【实验要求】

1．上交源程序；

2．上交实验报告，实验报告内容如下：

（1）实验名称

（2）实验目的

（3）算法实现的设计方法及程序流程图

（4）程序结果分析

【分析与思考】

（1）上述所阐述的三个算法，其基本算法只能适用于直线的斜率（|K|<

=1）的情形，如何将上述算法进行推广，使其能够处理任意斜率的直线？

（2）计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里，与我们平时的习惯有什么差异，如何协调二者？

实验二实现Bezier曲线

1、掌握Bezier曲线的定义；

2、能编程实现N次Bezier曲线的绘制与显示。

VC++6.0/TurboC

验证性实验，2学时，必做实验

编程实现N次Brezier曲线的绘制。

Bezier曲线的定义：

P（t）=

t∈[0,1]

=

tk（1-t）n-k=Ckntk（1-t）n-k

k=0,1,2,3,……,n

（1）实验名称

（2）实验目的

（3）算法实现的设计方法及程序流程图

（4）程序结果分析

实验三实现B样条曲线

1、掌握B样条曲线的定义；

2、能编程实现B样条曲线的绘制与显示。

验证性实验，2学时，选做实验

编程实现B样条曲线的绘制和显示。

B样条曲线的定义：

C（u）=

是调和函数，也称为基函数，按照递归公式可以定义为：

=1若ti≤u≤ti+1

0其他

+

（tk≤u≤tn+1）

实验四实现多边形填充的边界标志算法

1、掌握多边形填充的基本原理；

2、掌握边界标志算法来实现多边形填充的思想。

2学时，选做实验

编制程序，完成一个多边形区域的填充过程，能够完整的展示边界标志算法填充的全过程。

边界标志算法填充算法的伪程序如下：

#defineFALSE0

edge_mark_fill（polydef,color）

多边形定义polydef;

intcolor;

{

对多边形polydef每条边进行直线扫描转换；

inside=FALSE;

for（每条与多边形polydef相交的扫描线y）

for（扫描线上每个像素x）

{

if（像素x被打上边标志）

inside=！

（inside）；

if（inside！

=FALSE）

drawpixel（x，y，color）；

else

drawpixel（x，y，background）；

}

实验五实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法

1、掌握多边形裁剪的基本原理；

2、掌握Cohen-Sutherland算法来实现多边形裁减的思想。

验证性实验，2学时，选做实验

编制程序，利用Cohen-Sutherland算法完成一个多边形的裁减过程。

1．算法基本思想

对每条直线段p1（x1,y1）p2（x2,y2）分三种情况处理：

（1）直线段完全可见，“简取”之。

（2）直线段完全不可见，“简弃”之。

（3）直线段既不满足“简取”的条件，也不满足“简弃”的条件，需要对直线段按交点进行分段，分段后重复上述处理。

2．算法步骤

（1）编码

对于任一端点（x,y），赋予一个4位的二进制码D3D2D1D0。

编码规则如下：

若x<

wxl，则D0=1，否则D0=0；

若x>

wxr，则D1=1，否则D1=0；

若y<

wyb，则D2=1，否则D2=0；

若y>

wyt，则D3=1，否则D3=0。

（2）裁剪

先求出端点p1和p2的编码code1和code2，然后：

若code1|code2=0，对直线段应简取之。

若code1&

code2≠0，对直线段可简弃之。

若上述两条件均不成立。

则需求出直线段与窗口边界的交点。

在交点处把线段一分为二，其中必有一段完全在窗口外，可以弃之。

再对另一段重复进行上述处理，直到该线段完全被舍弃或者找到位于窗口内的一段线段为止。

（3）求交

假定直线的端点坐标为（x1,y1）和（x2,y2）左、右边界交点的计算上、下边界交点的计算。

3．算法实现

（1）输入直线段的两端点坐标：

p1（x1,y1）、p2（x2,y2），以及窗口的四条边界坐标：

wyt、wyb、wxl和wxr。

（2）对p1、p2进行编码：

点p1的编码为code1，点p2的编码为code2。

（3）若code1|code2=0，对直线段应简取之，转（6）；

否则，若code1&

code2≠0，对直线段可简弃之，转（7）；

当上述两条均不满足时，进行步骤（4）。

（4）确保p1在窗口外部：

若p1在窗口内，则交换p1和p2的坐标值和编码。

（5）按左、右、上、下的顺序求出直线段与窗口边界的交点，并用该交点的坐标值替换p1的坐标值。

也即在交点s处把线段一分为二，并去掉p1s这一段。

考虑到p1是窗口外的一点，因此可以去掉p1s。

转

（2）。

（6）用直线扫描转换算法画出当前的直线段p1p2。

（7）算法结束。

实验六二维图形的基本几何变换

1、掌握二维图形基本的几何变换原理及变换矩阵；

2、掌握矩阵运算的程序设计。

实现二维图形的基本变换，包括平移、旋转、比例、对称变换。

二维图形齐次坐标变换矩阵一般表达式：

T2D=

这3×

3矩阵中各个元素功能一共可以分成四块，即：

其中

是对图形进行缩放、旋转、对称、错切等变换；

[cf]是对图形进行平移；

对图形作投影变换；

g的作用是在x轴的1/g处产生一个灭点，h的作用是在y轴的1/h处产生一个灭点；

[i]是对整体图形作伸缩变换。

实验七画图软件的编制

1、综合应用计算机图形学的基本知识和原理；

2、初步掌握利用高级语言来开发设计图形软件的能力。

综合性实验，4学时，必做实验

编制程序，完成一个小型的图形处理软件。

该软件能够生成基本的图形元素，能够实现简单的区域填充，以及做一些简易的图形变换。

要求界面友好，功能完善，操作简便。

综合计算机图形学各种基本图形的生成算法，以及各种填充算法和二维图形变换的基本原理，来开发设计该软件。