计算机图形学实验zbuffer算法.docx

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计算机图形学实验zbuffer算法

实验六9-7

一、实验题目

z-buffer算法的代表性案例是绘制三个相互交叉的红绿蓝条，如图9-85所示，请使用MFC编程实现。

二、实验思想

Z-Buffer算法建立两个缓冲器：

深度缓冲器，用以存储图像空间中每一像素相应的深度值，初始化为最大深度值（zs坐标）。

帧缓冲器，用以存储图像空间中的每个像素的颜色，初始化为屏幕的背景色。

1帧缓冲器初始值置为背景色。

2确定深度缓冲器的宽度、高度和初始深度。

一般将初始深度置为最大深度值。

3对于多边形表面中的每一像素（xs,ys），计算其深度值zs（xs,ys）。

4将zs（xs,ys）与存储在z缓冲器中该位置的深度值zBuffer（xs,ys）进行比较。

5如果zs（xs,ys）≤zBuffer（xs,ys），则将此像素的颜色写入帧缓冲器，且用z（xs,ys）重置zbuffer（xs,ys）。

三、实验代码

CZBuffer:

:

~CZBuffer（）

{

delete[]P;

}

voidCZBuffer:

:

SetPoint（CPi3p[],intm）

{

P=newCPi3[m];

for（inti=0;i

{

P[i]=p[i];

}

PNum=m;

}

voidCZBuffer:

:

CreateBucket（）//创建桶表

{

intyMin,yMax;

yMin=yMax=P[0].y;

for（inti=0;i

{

if（P[i].y

{

yMin=P[i].y;//扫描线的最小值

}

if（P[i].y>yMax）

{

yMax=P[i].y;//扫描线的最大值

}

}

for（inty=yMin;y<=yMax;y++）

{

if（yMin==y）//建立桶头结点

{

HeadB=newCBucket;//建立桶的头结点

CurrentB=HeadB;//CurrentB为CBucket当前结点指针

CurrentB->ScanLine=yMin;

CurrentB->pET=NULL;//没有连接边链表

CurrentB->next=NULL;

}

else//建立桶的其它结点

{

CurrentB->next=newCBucket;

CurrentB=CurrentB->next;

CurrentB->ScanLine=y;

CurrentB->pET=NULL;

CurrentB->next=NULL;

}

}

}

voidCZBuffer:

:

CreateEdge（）//创建边表

{

for（inti=0;i

{

CurrentB=HeadB;

intj=（i+1）%PNum;//边的第二个顶点，P[i]和P[j]构成边

if（P[i].y

{

Edge=newCAET;

Edge->x=P[i].x;//计算ET表的值

Edge->yMax=P[j].y;

Edge->k=（P[j].x-P[i].x）/（P[j].y-P[i].y）;//代表1/k

Edge->pb=P[i];//绑定顶点和颜色

Edge->pe=P[j];

Edge->next=NULL;

while（CurrentB->ScanLine!

=P[i].y）//在桶内寻找该边的yMin

{

CurrentB=CurrentB->next;//移到yMin所在的桶结点

}

}

if（P[j].y

{

Edge=newCAET;

Edge->x=P[j].x;

Edge->yMax=P[i].y;

Edge->k=（P[i].x-P[j].x）/（P[i].y-P[j].y）;

Edge->pb=P[i];

Edge->pe=P[j];

Edge->next=NULL;

while（CurrentB->ScanLine!

=P[j].y）

{

CurrentB=CurrentB->next;

}

}

if（int（P[j].y）!

=P[i].y）

{

CurrentE=CurrentB->pET;

if（CurrentE==NULL）

{

CurrentE=Edge;

CurrentB->pET=CurrentE;

}

else

{

while（CurrentE->next!

=NULL）

{

CurrentE=CurrentE->next;

}

CurrentE->next=Edge;

}

}

}

}

voidCZBuffer:

:

Gouraud（CDC*pDC）//填充多边形

{

doubleCurDeep=0.0;//当前扫描线的深度

doubleDeepStep=0.0;//当前扫描线随着x增长的深度步长

doubleA,B,C,D;//平面方程Ax+By+Cz＋D=0的系数

CVectorV21（P[1],P[2]）,V10（P[0],P[1]）;

CVectorVN=V21*V10;

A=VN.X（）;B=VN.Y（）;C=VN.Z（）;

D=-A*P[1].x-B*P[1].y-C*P[1].z;

DeepStep=-A/C;//计算直线deep增量步长

CAET*T1,*T2;

HeadE=NULL;

for（CurrentB=HeadB;CurrentB!

=NULL;CurrentB=CurrentB->next）

{

for（CurrentE=CurrentB->pET;CurrentE!

=NULL;CurrentE=CurrentE->next）

{

Edge=newCAET;

Edge->x=CurrentE->x;

Edge->yMax=CurrentE->yMax;

Edge->k=CurrentE->k;

Edge->pb=CurrentE->pb;

Edge->pe=CurrentE->pe;

Edge->next=NULL;

AddEt（Edge）;

}

EtOrder（）;

T1=HeadE;

if（T1==NULL）

{

return;

}

while（CurrentB->ScanLine>=T1->yMax）//下闭上开

{

T1=T1->next;

HeadE=T1;

if（HeadE==NULL）

return;

}

if（T1->next!

=NULL）

{

T2=T1;

T1=T2->next;

}

while（T1!

=NULL）

{

if（CurrentB->ScanLine>=T1->yMax）//下闭上开

{

T2->next=T1->next;

T1=T2->next;

}

else

{

T2=T1;

T1=T2->next;

}

}

CRGBCa,Cb,Cf;//Ca、Cb代边上任意点的颜色，Cf代表面上任意点的颜色

Ca=Interpolation（CurrentB->ScanLine,HeadE->pb.y,HeadE->pe.y,HeadE->pb.c,HeadE->pe.c）;

Cb=Interpolation（CurrentB->ScanLine,HeadE->next->pb.y,HeadE->next->pe.y,HeadE->next->pb.c,HeadE->next->pe.c）;

BOOLFlag=FALSE;

doublexb,xe;//扫描线的起点和终点坐标

for（T1=HeadE;T1!

=NULL;T1=T1->next）

{

if（Flag==FALSE）

{

xb=T1->x;

CurDeep=-（xb*A+CurrentB->ScanLine*B+D）/C;//z=-（Ax+By-D）/C

Flag=TRUE;

}

else

{

xe=T1->x;

for（doublex=xb;x

{

Cf=Interpolation（x,xb,xe,Ca,Cb）;

if（CurDeep>=ZB[ROUND（x）+Width/2][CurrentB->ScanLine+Height/2]）//如果新采样点的深度大于原采样点的深度

{

ZB[ROUND（x）+Width/2][CurrentB->ScanLine+Height/2]=CurDeep;//xy坐标与数组下标保持一致

pDC->SetPixel（ROUND（x）,CurrentB->ScanLine,RGB（Cf.red*255,Cf.green*255,Cf.blue*255））;

}

CurDeep+=DeepStep;

}

Flag=FALSE;

}

}

for（T1=HeadE;T1!

=NULL;T1=T1->next）//边的连续性

{

T1->x=T1->x+T1->k;

}

}

deleteHeadB;

deleteHeadE;

deleteCurrentE;

deleteCurrentB;

deleteEdge;

}

voidCZBuffer:

:

AddEt（CAET*NewEdge）//合并ET表

{

CAET*CE;

CE=HeadE;

if（CE==NULL）

{

HeadE=NewEdge;

CE=HeadE;

}

else

{

while（CE->next!

=NULL）

{

CE=CE->next;

}

CE->next=NewEdge;

}

}

voidCZBuffer:

:

EtOrder（）//边表的冒泡排序算法

{

CAET*T1,*T2;

intCount=1;

T1=HeadE;

if（T1==NULL）

{

return;

}

if（T1->next==NULL）//如果该ET表没有再连ET表

{

return;//桶结点只有一条边，不需要排序

}

while（T1->next!

=NULL）//统计结点的个数

{

Count++;

T1=T1->next;

}

for（inti=1;i

{

T1=HeadE;

if（T1->x>T1->next->x）//按x由小到大排序

{

T2=T1->next;

T1->next=T1->next->next;

T2->next=T1;

HeadE=T2;

}

else

{

if（T1->x==T1->next->x）

{

if（T1->k>T1->next->k）//按斜率由小到大排序

{

T2=T1->next;

T1->next=T1->next->next;

T2->next=T1;

HeadE=T2;

}

}

}

T1=HeadE;

while（T1->next->next!

=NULL）

{

T2=T1;

T1=T1->next;

if（T1->x>T1->next->x）//按x由小到大排序

{

T2->next=T1->next;

T1->next=T1->next->next;

T2->next->next=T1;

T1=T2->next;

}

else

{

if（T1->x==T1->next->x）

{

if（T1->k>T1->next->k）//按斜率由小到大排序

{

T2->next=T1->next;

T1->next=T1->next->next;

T2->next->next=T1;

T1=T2->next;

}

}

}

}

}

}

CRGBCZBuffer:

:

Interpolation（doublet,doublet1,doublet2,CRGBc1,CRGBc2）//线性插值

{

CRGBc;

c=（t-t2）/（t1-t2）*c1+（t-t1）/（t2-t1）*c2;

returnc;

}

voidCZBuffer:

:

InitDeepBuffer（intwidth,intheight,doubledepth）//初始化深度缓冲

{

Width=width,Height=height;

ZB=newdouble*[Width];

for（inti=0;i

ZB[i]=newdouble[Height];

for（i=0;i

for（intj=0;j

ZB[i][j]=double（depth）;

}

四、程序结果截图