1558.計算機圖形學實驗報告

1、 計算機圖形學實驗報告學 院：計算機科學學院 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2008年1月目錄實驗一 基本圖元的繪制一、實驗目的與要求-2二、實驗內容-2（一）、簡單dda法畫直線-2（二）、bresenham直線生成算法-4（三）、bresenham畫圓算法-7（四）、角度dda法產生圓弧-9實驗二 自由曲線一、實驗目的與要求-11二、實驗內容-11（一）、三次參數樣條曲線段-11（二）、三次bezier曲線段-13（三）、三次b樣條曲線段-15圖形學、cad二次開發(fā)及動畫課程設計-17實驗一 基本圖元的繪制一、實驗目的與要求 （1）熟悉turbo c下圖形編輯環(huán)境 (2)實現

2、bresenham算法畫直線(3) 設計dda直線生成算法的實現程序（4）設計bresenham畫圓算法的實現程序（5）設計角度dda法產生圓弧的實現程序二、實驗內容（一）、簡單dda法畫直線（1）、算法：在x或y變化大的方向，即計長方向上，步長始終為1，而另一方向上的步長則小于1，其是否走步，視其有無整數部分溢出，也即：若 |k|1，則取xinc =1， yinc =k， yi+1 = yi k ；若 |k|1，則取yinc =1， xinc =1/k， yi+1 = yi 1/k （2）、源程序#include #include #include int addline(int k,int

3、 x1,int y1,int x2,int color) int curx,cury,k1;curx = x1;cury = y1;k1 = k;k1 = abs(k1);if (k1 = 1)while(curx!=x2)curx +=1;cury +=k;putpixel(curx,cury,color);else while(curx!=x2) cury +=1;curx +=1/k; putpixel(curx,cury,color); return(0);main() int x1,y1,x2,k; int color = 10; int gdriver=detect,gmode;

4、detectgraph(&gdriver,&gmode); initgraph(&gdriver,&gmode,); printf(please input begin:); scanf(%d%d,&x1,&y1); printf(/nplease input end:); scanf(%d%d,&x2,&k); addline(k,320+x1,240+y1,320+x2,color); getch(); cleardevice(); closegraph();（3）、運行結果（二）、bresenham直線生成算法（1）、算法1bresenham算法畫直線：由bresenham算法的基本原理

5、是每次在最大位移方向上面走一步，而另一個方向上是走步還是不走步取決于誤差項的判別。而在誤差項的判別是利用中點來判斷的，是否走一步，取決于中點的位置，若如果中點在直線上部，則不需要走一步，如果中點在直線下部，則要走一步。其繪圖過程為：（1）輸入直線的兩端點p0(x0,y0)和p1(x1,y1)。（2）計算初始值x, y,d=x-2y,x=x0,y=y0。（3）繪制點（x,y）,判斷d的符號。若d0,則（x,y）更新為（x+1,y+1），d更新為d+2x2y；否則（x,y）更新為（x+1,y），d更新為d-2y.（4）當直線未畫完時，重復步驟（3），否則結束。（2）、源程序#include #in

6、clude #include int bres_line(int x1,int y1,int x2,int y2,int color) int oldcolor,itag; int dx,dy,tx,ty,inc1,inc2,curx,cury,d; putpixel(x1,y1,color); if (x1=x2 & y1=y2) return(1); itag=0; dx = abs(x2-x1); dy = abs(y2-y1); if(dx0?1:-1;ty=(y2-y1)0?1:-1;curx = x1;cury = y1;inc1 = 2*dy;inc2 = 2*(dy-dx);d

7、=inc1-dx;while(curx!=x2) if (d0) d+=inc1; else cury+=ty; d+=inc2; if(itag)putpixel(cury,curx,color);elseputpixel(curx,cury,color);curx+=tx;return(0);iswap(int *a,int *b) int tmp; tmp = *a; *a=*b; *b=tmp;main() int i,j,x1,y1,x2,y2; int color = 15; int gdriver=detect,gmode; initgraph(&gdriver,&gmode,)

8、; printf(please input begin(x1,y1):); scanf(%d%d,&x1,&y1); printf(/n please input end(x2,y2):); scanf(%d%d,&x2,&y2); i=20; j=240; moveto(i,j); for(i=20;i=620;i+=20) /*使用雙循環(huán)畫點函數畫出表格中的縱坐標*/ lineto(i,240); i=320; j=20; moveto(i,j); for(j=20;j=460;j+=20) /*使用雙循環(huán)畫點函數畫出表格中的橫坐標*/ lineto(320,j); bres_line(x

9、1,y1,x2,y2,color); getch(); closegraph();（3）、運行結果（三）、bresenham畫圓算法（1）、算法設圓的半徑為r，考慮圓心在（0，0），從x=0、y=r開始的順時針方向的1/8圓周的生成過程。在這種情況下，x每步增加1，從x=0開始，到x=y結束，即有xi+1= xi+1；相應的yi+1則在兩種可能中選擇：yi+1=yi或者yi+1=yi-1。選擇的原則是考察精確值y是靠近yi還是靠近yi-1。根據定義可推導出遞推公式有：如果di0，選si，xi=xi-1+1，yi=yi-1，得： di+1=di+4xi-1+6如果di0，選ti，xi=xi-1+

10、1，yi=yi-1-1，得： di+1=di+4（xi-1-yi-1）+10對于i=1，xi-1=x0=0，yi-1=y0=r，則初值為： d1=3-2r（2）、源程序 #include #include #include #include int bres_circle(int x0,int y0,double r,int color) int x,y,d; x=0; y=(int)r; d=(int)(3-2*r); while(xy) cirpot(x0,y0,x,y,color); if(d0) d+=4*x+6; else d+=4*(x-y)+10; y-; x+; if(x=y)

11、cirpot(x0,y0,x,y,color);return(0);int cirpot(int x0,int y0,int x,int y,int color) int oldcolor; putpixel(x0+x),(y0+y),color); putpixel(x0+y),(y0+x),color); putpixel(x0+y),(y0-x),color); putpixel(x0+x),(y0-y),color); putpixel(x0-x),(y0-y),color); putpixel(x0-y),(y0-x),color); putpixel(x0-y),(y0+x),co

12、lor); putpixel(x0-x),(y0+y),color); return(0);main() int i,j,x0,y0,gmode; float r; int color=15; int gdriver=detect; initgraph(&gdriver,&gmode,); printf(please input begin(x0,y0):); scanf(%d%d,&x0,&y0); printf(/n please input end(r):); scanf(%f,&r); i=20; j=240; moveto(i,j); for(i=20;i=620;i+=20) /*

13、使用雙循環(huán)畫點函數畫出表格中的縱坐標*/ lineto(i,240); i=320; j=20; moveto(i,j); for(j=20;j=460;j+=20) /*使用雙循環(huán)畫點函數畫出表格中的橫坐標*/ lineto(320,j); bres_circle(x0,y0,r,color); getch(); closegraph();（3）、運行結果（四）、角度dda法產生圓?。?）、算法若已知圓心坐標為（xc，yc），半徑為人，則以角度t為參數的圓的參數方程可寫為：x=xc+rcosty=yc+ rsint 當t從0變化到2時，上述方程所表示的軌跡是一整圓；到t從ts變化到te時，則

14、產生一段圓弧。由于我們定義角度的正方向是逆時針方向，所以圓弧是有ts到te逆時針畫圓得到的。若給定圓心坐標（xc，yc），半徑r及起始角ts和終止角te，要產生ts到te這段圓弧的最主要問題是離散化圓弧，即求出從ts到te所需運動的總步數n?？闪睿簄=（te-ts）/dt+0.5其中，dt為角度增量，即每走一步對應的角度變化。如果用戶的給定tets，則可令te=ts+2以保證ts到te是逆時針畫圓。如果n=0，則令n=2/dt，即畫整圓。（2）、源程序#include #include #include arc1 (int xc,int yc,double r,double ts,double

15、 te) double rad,tsl,tel,deg,dte,ta,ct,st;int x,y,n,i; rad =0.0174533;tsl=ts*rad;tel=te*rad;if(r5.08) deg=0.015;elseif(r7.62)deg = 0.06; elseif(r25.4)deg = 0.075;elsedeg =0.15;dte=deg*25.4/r;if(teltsl)tel+=6.28319; n=(int)(tel-tsl)/dte+0.5);if(n=0)n=(int)(6.28319/dte+0.5);ta=tsl;x=xc+r*cos(tsl);y=yc+

16、r*sin(tsl);moveto(x,y);for(i=1;i=n;i+) ta+=dte; ct=cos(ta); st=sin(ta); x=xc+r*ct; y=yc+r*st; lineto(x,y);x=xc+r*cos(tel); y=yc+r*sin(tel);lineto(x,y);main() int xc,yc; float r,ts,te; int gdriver=detect,gmode; initgraph(&gdriver,&gmode,); printf(please input begin(xc,yc)as(xc=320,yc=240):); scanf(%d

17、%d,&xc,&yc); printf(/n please input end(r,ts,te)as(r=100,ts=20,te=200):); scanf(%f%f%f,&r,&ts,&te); arc1(xc,yc,r,ts,te); getch(); closegraph();（3）、運行結果實驗二 自由曲線一、實驗目的與要求（1）掌握三次三次參數樣條曲線、bezier曲線和b樣條曲線生成原理（2）設計三次參數樣條曲線、bezier曲線和b樣條曲線程序二、實驗內容（一）、三次參數樣條曲線段算法如下：每段三次樣條曲線都是由其起始點的位置向量p0、p1和起始點處的切線向量p0、p1分解為二

18、維平面的x、y方向的分量，即p0p1p0p12 -2 1 1-3 3 -2 -10 0 1 01 0 0 0p（t）=t3 t2 t 1令=f0(t) f1(t) g0(t) g1(t)p0p1p0p13 -2 1 1-3 3 -2 -10 0 1 01 0 0 0t3 t2 t 1式中 f0(t) =2t3 - 3t2+1（0t1） f1(t) = -2t3 +3t g0(t)=t（t-1） g1(t) =t2（t-1）這組函數稱為混合函數。曲線的形狀是受曲線段兩端點的位置向量和切線向量控制的。當端點的邊界條件發(fā)生變化時，曲線的形狀隨之發(fā)生變化。（2）源程序下例是繪制一條三次參數樣條曲線的程

19、序。程序中，數組px6、py6存放控制點的x，y坐標；數組dx6dy6存放控制點處切線向量的x、y分量；n為每段的等分數。#include #include float px6=50,170,250,310,500,700;float py6=200,220,200,150,200,150;float dx6=100,80,100,300,200,100;float dy6=-100,200,150,-200,-100,100;void spline() float a0,a1,a2,a3,b0,b1,b2,b3; int k,x,y; float i,t,dt,n=10; setcolor(

20、yellow); dt=1/n; for (k=0;k=6-1 ;k+ ) if(getch()=17) exit(); a0=pxk; a1=dxk; a2=-3*pxk+3*pxk+1-2*dxk-dxk+1; a3=2*pxk-2*pxk+1+dxk+dxk+1; b0=pyk; b1=dyk; b2=-3*pyk+3*pyk+1-2*dyk-dyk+1; b3=2*pyk-2*pyk+1+dyk+dyk+1; for(i=0;in;i+=0.1) t=i*dt; x=a0+a1*t+a2*t*t+a3*t*t*t; y=b0+b1*t+b2*t*t+b3*t*t*t; if(i=0)

21、moveto(x,y); lineto(x,y); void main() int driver,mode,i,j; driver=detect; i=20; j=240; initgraph(&driver,&mode,); moveto(i,j); for(i=20;i=620;i+=20) /*使用雙循環(huán)畫點函數畫出表格中的縱坐標*/ lineto(i,240); i=320; j=20; moveto(i,j); for(j=20;j=460;j+=20) /*使用雙循環(huán)畫點函數畫出表格中的橫坐標*/ lineto(320,j); printf(press any key to con

22、tinue except ctrl+q to quit.n); spline(); if(getch()=17)exit(); closegraph();（二）、三次bezier曲線段 三次bezier曲線的矩陣表達形式如下：p0p1p2p3-1 3 -3 13 -6 3 0-3 3 0 01 0 0 0p（t）=t3 t2 t 14個控制點p0、p1、p2、p3連成的折線多邊形稱為特征多邊形，bezier曲線的形狀是由這個多邊形的各個頂點的位置確定的，特征多邊形的形狀改變，則曲線的形狀也就隨之改變。（2）源程序程序中，數組px10、py10存放控制點的x，y坐標。#include #incl

23、ude float px10=50,80,120,140,180,230,270,330,380,430;float py10=100,230,230,160,50,50,120,230,230,150;void bezier() float a0,a1,a2,a3,b0,b1,b2,b3; int k,x,y; float i,t,dt,n=10; setcolor(15); dt=1/n; for(k=0;k10-1;k+) moveto(pxk,pyk); lineto(pxk+1,pyk+1); setcolor(10); for(k=0;k10-3;k+=3) if(getch()=

24、17) exit(); a0=pxk; a1=-3*pxk+3*pxk+1; a2=3*pxk-6*pxk+1+3*pxk+2; a3=-pxk+3*pxk+1-3*pxk+2+pxk+3; b0=pyk; b1=-3*pyk+3*pyk+1; b2=3*pyk-6*pyk+1+3*pyk+2; b3=-pyk+3*pyk+1-3*pyk+2+pyk+3; for (i=0;in ;i+=0.1 ) t=i*dt; x=a0+a1*t+a2*t*t+a3*t*t*t; y=b0+b1*t+b2*t*t+b3*t*t*t; if(i=0) moveto(x,y); lineto(x,y); vo

25、id main() int driver,mode; driver=detect; initgraph(&driver,&mode,); printf(press any key to continue except ctrl+q to quitn); bezier(); if(getch()=17) exit(); closegraph();（3）、運行結果（三）、三次b樣條曲線段三次b樣條曲線的矩陣表達式為 p0p1p2p3-1 3 -3 13 -6 3 0-3 0 3 01 4 1 0p（t）=(1/6)*t3 t2 t 1 源程序程序中，px10、py10存放控制點的x,y坐標。#in

26、clude #include float px10=50,90,150,120,220,300,380,320,450,500;float py10=100,60,50,150,240,100,100,200,250,130;void b_spline() float a0,a1,a2,a3,b0,b1,b2,b3; int k,x,y; float i,t,dt,n=10; setcolor(15); dt=1/n; for(k=0;k10;k+) if(k=0) moveto(pxk,pyk); lineto(pxk,pyk); setcolor(10); for(k=0;k10-3;k+

27、) if(getch()=17) exit(); a0=(pxk+4*pxk+1+pxk+2)/6; a1=(pxk+2-pxk)/2; a2=(pxk-2*pxk+1+pxk+2)/2; a3=-(pxk-3*pxk+1+3*pxk+2-pxk+3)/6; b0=(pyk+4*pyk+1+pyk+2)/6; b1=(pyk+2-pyk)/2; b2=(pyk-2*pyk+1+pyk+2)/2; b3=-(pyk-3*pyk+1+3*pyk+2-pyk+3)/6; for(i=0;in;i+=0.1) t=i*dt;x=a0+a1*t+a2*t*t+a3*t*t*t;y=b0+b1*t+b2*

28、t*t+b3*t*t*t;if(i=0) moveto(x,y);lineto(x,y); void main() int driver,mode; driver=detect; initgraph(&driver,&mode,); printf(press any key to continue except ctrl+q to quitn); b_spline(); if(getch()=17) exit(); closegraph();圖形學、cad二次開發(fā)及動畫課程設計第一部分：1.編寫一個autolisp程序，其功能是：根據圓心c1、直徑d1、d2、d3畫三個同心圓如圖1所示。程序應

29、提示用戶輸入c1、d1、d2、d3點的坐標。#include #include #include #include int bres_circle(int x0,int y0,double r,int color) int x,y,d; x=0; y=(int)r; d=(int)(3-2*r); while(xy) cirpot(x0,y0,x,y,color); if(d0) d+=4*x+6; else d+=4*(x-y)+10; y-; x+; if(x=y)cirpot(x0,y0,x,y,color);return(0);int cirpot(int x0,int y0,int

30、x,int y,int color) int oldcolor; putpixel(x0+x),(y0+y),color); putpixel(x0+y),(y0+x),color); putpixel(x0+y),(y0-x),color); putpixel(x0+x),(y0-y),color); putpixel(x0-x),(y0-y),color);putpixel(x0-y),(y0-x),color);putpixel(x0-y),(y0+x),color);putpixel(x0-x),(y0+y),color); return(0);main() int x0,y0,gmo

31、de; float r1,r2,r3; int color=15; int gdriver=detect; initgraph(&gdriver,&gmode,); printf(please input begin(x0,y0)as(x0=320,y0=240):); scanf(%d%d,&x0,&y0); printf(/n please input r(r1)as(r1=50):); scanf(%f,&r1); printf(/n please input r(r2)as(r2=100):); scanf(%f,&r2); printf(/n please input r(r3)as(r3=150):); scanf(%f,&r3); bres_circle(x0,y0,r1,color); bres_circle(x0,y0,r2,color); bres_circle(x0,y0,r3,color); getch(); closegraph();運行結果2.編寫一個autolisp程序，其功能是：畫一個等腰三角形( p1、p2、p3 )，如圖3所示。程序應提示用戶輸入起始點p 1、長度l 1和角度a。#include