计算机图形学实验报告

教育科学与技术学院

2016/2017学年第一学期

实 验 报 告

实验课程名称 计算机图形学

专 业 教育技术学

学 生 学 号 B14150226

学 生 姓 名 朱志耀

指 导 教 师 熊健、闫静杰

指 导 单 位 通信与信息工程学院

日 期： 2016年 11月 24日

1、每项实验报告的内容

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实验一：直线的生成算法实现

一、 实验目的：

理解直线生成的原理；

二、 实验内容：

1、了解直线的生成原理

2、掌握几种基本的直线生成算法：DDA 画线法、中点画线法、Bresenham 画线法。

3、仿照教材关于直线生成的Bresenham 算法，编译程序。

4、调试、编译、运行程序。

三、 实验方法及编程：

a) 实现方法介绍 本次实验是在Turbo C 2.0的平台上编译实现的；Bresenham 算法

的基本原理是：过各行各列像素中心构造一组虚拟网格线，按直线从起点到终点的顺序计算直线与各垂直网格线的交点，然后确定该列像素中与此交点最近的像素。 b) 实现代码及分析

#include "stdio.h"

#include "graphics.h"

Bresenham_line(x0,y0,x1,y1,color)

int x0,y0,x1,y1,color;

{

int x,y,dx,dy,i,e;

float k;

dx=x1-x0;

dy=y1-y0;

k=(dy*1.0)/dx; /*求斜率*/

e=2*dy-dx;

x=x0;

y=y0;

for (x=x0; x

{

putpixel(x,y,RED);/*画红色的像素点*/

e=e+2*dy;

if(e>=0)

{

y++;

e=e-2*dx;

}

}

}

int main()

{

int x0,y0,x1,y1,c;

int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

/*自动搜索显示器类型和显示模式*/

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI");

/*初始化图形系统*/

setbkcolor(WHITE); /*设置背景为白色*/

setcolor(BLUE); /*设置直线为蓝色*/

Bresenham_line(100,100,500,500,3);

/*画以（100,100）为起点，（500,500）为终点，3为像素点的直线*/

getch();

/*从控制台读取一个字符，但不显示在屏幕上*/

closegraph(); /*关闭图形系统*/

}

四、 实验结果及分析：

这幅图片是以Bresenham 直线扫描算法绘制的以（100，100）为起点，（500,500）为终点的一条直线，背景被设置为了白色，以蓝色画出了这条直线。

实验二：自由曲线的生成算法实现

一、 实验目的：

理解曲线生成的原理

二、 实验内容：

1、了解自由曲线的生成原理。

2、掌握三次样条曲线和Bezier 曲线的生成算法。

3、仿照教材关于自由曲线生成的Bezier 算法，编译程序。

4、调试、编译、运行程序。

三、 实验方法及编程：

a) 实现方法介绍 本次实验是在Turbo C 2.0的平台上编译实现的；用光滑参数曲线

段逼近折线多边形，只需要根据给出的数据点就可以构造出曲线，曲线次数严格依赖于确定该段曲线的数据点个数，曲线形状依赖于多边形的形状，多边形的第一个顶点和最后一个顶点在曲线上。

b) 实现代码及分析

#include

#include

#include

#include

#include

#define N 1000

int n;//控制点的个数

struct point //控制点的坐标

{

double x;

double y;

}point[N];

void init() //输入控制点的坐标

{

int i;

printf("please input the number of the points: ");

scanf("%d",&n);

printf("please input the location of the points\n");

for(i=0;i

scanf("%lf %lf",&point[i].x,&point[i].y);

}

void sol1() //绘制控制多边形的轮廓

{

int i;

setcolor(RED);

for(i=0;i

line((int)point[i].x,(int)point[i].y,(int)point[i+1].x,(int)point[i

+1].y);

}

double sol2(int nn,int k) //计算多项式的系数C(nn,k)

{

int i;

double sum=1;

for(i=1;i

sum*=i;

for(i=1;i

sum/=i;

for(i=1;i

sum/=i;

return sum;

}

void sol3(double t) //计算Bezier 曲线上点的坐标

{

double x=0,y=0,Ber;

int k;

for(k=0;k

{

Ber=sol2(n-1,k)*pow(t,k)*pow(1-t,n-1-k);

x+=point[k].x*Ber;

y+=point[k].y*Ber;

}

putpixel((int)x,(int)y,GREEN);

}

void sol4() //根据控制点，求曲线上的m 个点

{

int m=500,i;

for(i=0;i

sol3((double)i/(double)m);

}

int main()

{

int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

/*自动搜索显示器类型和显示模式*/

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI");

/*初始化图形系统*/

init();

sol1();

sol4();

getch();

closegraph();

return 0;

}

四、 实验结果及分析：

本次测试结果使用3个点，随机取了点（100，100）、（200，200）、（300，100），绘制相应的Bezier 曲线，结果如下。

实验三：二维图形的几何变换

一、 实验目的：

理解二维图形的几何变换的基本原理

二、 实验内容：

根据二维图形几何变换的基本原理及其变换矩阵：（二选一）

（1） 编写实现二维图形平移、旋转变换的C 语言程序；

（2） 编写实现二维图形错切、比例变换的C 语言程序；

要求设置变换的参数变量，以便观察不同取值情况下的变换效果。

三、 实验方法及编程：

a) 实现方法介绍 本次实验是在turbo c上实现的编程，平移变换时将平移距离tx

和ty 加到原始坐标（x ，y ）上获得一个新的坐标位置，可以实现一个二维位置的平移，旋转变换时，通过在xy 平面上沿圆路径将对象重新定位来实现。

b) 实现代码及分析

#include"stdio.h"

#include"string.h"

#include"graphics.h"

#include"math.h"

#include"conio.h"

#define PI 3.1415926

void sanjiaoxing()//画一个基础的三角形，用于进行平移和变换

{

int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI");

line(15,20,10,30);

line(10,30,20,30);

line(20,30,15,20);

}

void pingyi()//平移函数的实现

{

int a,b;//x轴和y 轴的平移量a ，b

int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI");

printf("please input a and b!");

scanf("%d %d",&a,&b);//进行a ，b 的输入

sanjiaoxing();//画三角形用于进行比较

line(15+a,20+b,10+a,30+b);//画平移后的三角形

line(10+a,30+b,20+a,30+b);

line(20+a,30+b,15+a,20+b);

}

void xuanzhuan()//旋转函数的实现

{

int c;

int x1,y1,x2,y2,x3,y3;//三角形3个点旋转后的坐标 int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI"); printf("please input c!");

scanf("%f",&c); //旋转角度的输入

x1=15*cos(c)-20*sin(c);

y1=15*sin(c)+20*cos(c);

x2=10*cos(c)-30*sin(c);

y2=10*sin(c)+30*cos(c);

x3=20*cos(c)-30*sin(c);

y3=20*sin(c)+30*cos(c);

sanjiaoxing();

line(x1,y1,x2,y2);//画旋转后的三角形

line(x2,y2,x3,y3);

line(x3,y3,x1,y1);

}

int main()

{

int d;

int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI"); printf("please input d use 1 or 2 !");

scanf("%d",&d);

switch(d)//进行先平移还是先旋转的选择

{

case 0:break;

case 1:pingyi();

break;

case 2:xuanzhuan();

break;

}

getch();

closegraph();

return 0;

}

四、 实验结果及分析：

以下几幅图是运行后得到的图形：

实验四：计算机动画制作

一、 实验目的：

根据学到的计算机图形学的基础知识，可以加之运用到计算机动画的制作上去

二、 实验内容：

理解计算机动画的不同生成方法；采用某种动画生成方法设计制作一个动画小片断； 要求利用Turbo C 环境下的图形库函数，如cleardevice()，getimage()与putimage()，setactivepage()与setvisualpage()等来设计实现动画；所设计动画应有一定可观性。

三、 实验方法及编程：

a) 实现方法介绍

基于TurboC 的图形编程，学习使用cleardevice() cleanviewdevice()getimage()与putimage()的配合使用。学习利用数学函数或数学方程式，跟据自变量和因变量的关系，让自变量在一个允许范围内以一步长逐渐增值或减值，进行连续循环，获得连续变化的动画。

b) 实现代码及分析

#include

#include

#define G 10

main()

{

int x=320,y,t;

int graphdriver=DETECT,graphmode=0;

initgraph(&graphdriver,&graphmode,"c:\\TC20\\BGI");

cleardevice();

setcolor(15);

do{

for(t=0;t

{

y=0.5*G*t*t;

circle(x,y,20);

delay(10);

cleardevice();

}

for(t=0;t

{

y=405-(90*t-0.5*G*t*t);

circle(x,y,20);

delay(50000);

cleardevice();

}

}

while(!kbhit());

closegraph();

}

四、 实验结果及分析：

圆圈的落体效果，可以设置参数，落得快慢可以调节。

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2、计算机图形学实验课程小结和思考（包括感想、体会与启示）

经过一学期刻苦而又努力的冲刺，我在计算机图形学这门课程上相对于其他科目而言，获益良多。特别是老师的认真教学态度感动了我们，让我不由自主地把态度放认真了许多。

在大三这学期中的计算机图形学中，我们学习了画点 ，画直线和折线，弧线，曲线，封闭曲线。实现DDA 画线程序，放大，加入鼠标功能，实现交互式画直线，中点画圆，编码裁切，鼠标实现交互式裁剪效果，bezier 曲线算法，以及数学模型，编写几何程序，鼠标交互式移动图形等知识。

本课程对我来说，付出还是一般的，我大部分心思放在了作业和实验报告上面，听取各同学意见，也参考了不少。听课程度还是比较欠缺认真，可是课后投入应该算是不少。课后花费的精力比其余课程较为大，但是计算机图形学还是博大精深的，值得我们去探讨，去专研。