計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)圓柱面圖像紋理映射算法

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程學(xué)習(xí)報(bào)告 項(xiàng)目題目： 圓柱面圖像紋理映射算法目錄1、 項(xiàng)目描述.1 1.1圓柱面的建立和二維圖像紋理的綁定.11.2坐標(biāo)系的建立.1二、項(xiàng)目需求.12.1 幾何構(gòu)造的原理.12.2、動(dòng)畫的設(shè)計(jì)22.3 紋理的設(shè)計(jì)22.3.1 紋理映射的原理22.3.2 紋理定義2三、項(xiàng)目設(shè)計(jì).33.1、窗口設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)33.1.1 窗口設(shè)計(jì)函數(shù)33.1.2 點(diǎn)表函數(shù)43.1.3 面表函數(shù)43.1.4 繪制圓柱函數(shù)63.1.5 透視變換函數(shù)83.1.6 讀入紋理函數(shù)83.1.7 背景函數(shù)9 3.1.8 時(shí)間函數(shù).9 3.1.9 動(dòng)畫控制函數(shù).10四、項(xiàng)目效果.104.1構(gòu)造圖形分析以及

2、坐標(biāo)系變換的效果.115、 項(xiàng)目總結(jié).116、 參考文獻(xiàn).121、 項(xiàng)目描述                       1.1、圓柱的建立和二維圖像紋理的綁定 以屏幕客戶區(qū)中心為體心建立圓柱面的幾何模型。讀入二維位圖圖像紋理，將紋理綁定到圓柱上。使用材質(zhì)慢反射率設(shè)置紋理顏色，光源顏色設(shè)置為白色。使用Phong明暗處理繪制光照紋理圓柱面動(dòng)畫 1.2、坐標(biāo)系的建立1>、自定

3、義屏幕三維左手坐標(biāo)，原點(diǎn)位于客戶區(qū)中心，x軸水平向右為正，y軸垂直向上為正，z軸指向屏幕內(nèi)部， 2>、建立三維用戶右手坐標(biāo)系O；x，y，z，原點(diǎn)O位于客戶區(qū)中心，x軸水平向右，y垂直向上，z軸指向讀者。2、 項(xiàng)目需求 2.1、幾何構(gòu)造的原理i,ji，j+1i-1,j+1i-1,ji-1,j-1i，j-1 圓柱面采用平面四邊形小面逼近，需要根據(jù)周向相鄰2個(gè)小面的法矢量計(jì)算平均法矢量。對(duì)于索引號(hào)（i，j）的頂點(diǎn)，其相鄰頂點(diǎn)的索引號(hào)如圖所示。圖中箭頭所示為每個(gè)小面的邊矢量，倆個(gè)邊矢量的叉積得到小面的法矢量Ni。小面的平均法矢量N的計(jì)算公式為N=圓柱面平均法矢量的計(jì)算2.2、動(dòng)畫的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫

4、的函數(shù) void CMy123054212View:OnPlay() / TODO: Add your command handler code here bPlay=bPlay?FALSE:TRUE; if(bPlay)/設(shè)置定時(shí)器 SetTimer(1,150,NULL); Else KillTimer(1);設(shè)定動(dòng)畫時(shí)間void CTestView:OnTimer(UINT nIDEvent)/動(dòng)畫時(shí)間函數(shù) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultBeta=5;tran.RotateY(Beta);Inv

5、alidate(FALSE);CView:OnTimer(nIDEvent);2.3、紋理的設(shè)計(jì) 2.3.1 紋理映射的原理 使用MFC的資源標(biāo)簽頁加載二維圖像紋理，DDB位圖的標(biāo)識(shí)取為IDB_TEXTURE。將紋理讀入二維數(shù)組中，將紋理圖像綁定到圓柱面的側(cè)面網(wǎng)格頂點(diǎn)上。將圖像紋理的顏色值作為材質(zhì)漫反射率和環(huán)境光反射率，鏡面反射光設(shè)置為白光，使用Phong明暗處理繪制光照紋理圓柱面。 2.3.2 紋理的定義 在CTestView類內(nèi)添加成員函數(shù)ReadVertex（），將紋理綁定到圓柱面?zhèn)让娴捻旤c(diǎn)上，CT2類定義了紋理坐標(biāo)的（u，v）。由于底面和頂面采用三角形網(wǎng)格逼近，所以使用CT2類定義了T

6、exture4和Texture3紋理數(shù)組。圓柱的側(cè)面使用周向平均法矢量計(jì)算光照。填充底面頂面的三角形面片時(shí)，進(jìn)行了特殊處理。然后添加ReadImage()讀入紋理。3、 項(xiàng)目設(shè)計(jì)3.1、窗口設(shè)計(jì)以及各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)窗口設(shè)計(jì)函數(shù)BOOL CMy123054212App:InitInstance() / The one and only window has been initialized, so show and update it.m_pMainWnd->ShowWindow(SW_MAXIMIZE);m_pMainWnd->SetWindowText("12340542

7、12劉美艷");m_pMainWnd->UpdateWindow();return TRUE;、點(diǎn)表函數(shù)void CMy123054212View:ReadVertex()/點(diǎn)表 double r=144;/圓柱底面半徑 h=500;/圓柱的高 cTheta=10;/周向夾角 cNum=10;/縱向間距 N1=360/cTheta;/N1周向網(wǎng)格數(shù) N2=Round(h/cNum);/N2縱向網(wǎng)格數(shù) V=new CP3N1*(N2+1)+2;/頂點(diǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)組 T=new CT2N1*(N2+1)+2;/紋理動(dòng)態(tài)數(shù)組 N=new CVectorN1*(N2+1)+2;/法矢量動(dòng)態(tài)數(shù)

8、組 double cTheta1,cNum1; V0.x=0;V0.y=0;V0.z=0;/底面中心 T0.u=0;T0.v=0;/閑置 for(int i=0;i<N2+1;i+)/縱向 cNum1=i*cNum; for(int j=0;j<N1;j+)/周向 cTheta1=j*cTheta*PI/180; Vi*N1+j+1.x=r*cos(cTheta1); Vi*N1+j+1.y=cNum1; Vi*N1+j+1.z=r*sin(cTheta1); Ti*N1+j+1.u=(2*PI-cTheta1)/(2*PI)*(bmp.bmWidth-1);/u(0->1)

9、 Ti*N1+j+1.v=Vi*N1+j+1.y/h*(bmp.bmHeight-1);/v(0->1)VN1*(N2+1)+1.x=0;VN1*(N2+1)+1.y=h;VN1*(N2+1)+1.z=0;/頂面中心TN1*(N2+1)+1.u=0;TN1*(N2+1)+1.v=0;/閑置、面表函數(shù)void CMy123054212View:ReadFace()/面表/設(shè)置二維動(dòng)態(tài)數(shù)組F=new CFace *N2+2;/縱向for(int n=0;n<N2+2;n+)Fn=new CFaceN1;/周向for(int j=0;j<N1;j+)/構(gòu)造底部三角形面片int te

10、mpj=j+1;if(N1=tempj) tempj=0;/面片的首尾連接int BottomIndex3;/底部三角形面片索引號(hào)數(shù)組BottomIndex0=0;BottomIndex1=j+1;BottomIndex2=tempj+1;F0j.SetNum(3);for(int k=0;k<F0j.vN;k+)/面片中頂點(diǎn)索引號(hào)F0j.vIk=BottomIndexk;for(int i=1;i<N2+1;i+)/構(gòu)造圓柱體四邊形面片for(int j=0;j<N1;j+)int tempi=i+1;int tempj=j+1;if(N1=tempj) tempj=0;i

11、nt BodyIndex4;/圓柱體四邊形面片索引號(hào)數(shù)組BodyIndex0=(i-1)*N1+j+1;BodyIndex1=(tempi-1)*N1+j+1;BodyIndex2=(tempi-1)*N1+tempj+1;BodyIndex3=(i-1)*N1+tempj+1;Fij.SetNum(4);for(int k=0;k<Fij.vN;k+)Fij.vIk=BodyIndexk; for(j=0;j<N1;j+)/構(gòu)造頂部三角形面片int tempj=j+1;if(N1=tempj) tempj=0;int TopIndex3;/頂部三角形面片索引號(hào)數(shù)組TopIndex

12、0=N1*i+1;TopIndex1=N1*(i-1)+tempj+1;TopIndex2=N1*(i-1)+j+1;FN2+1j.SetNum(3);for(int k=0;k<FN2+1j.vN;k+)FN2+1j.vIk=TopIndexk;、繪制圓柱函數(shù)void CMy123054212View:DrawObject(CDC *pDC)/繪制圓柱面CalNormal();CZBuffer *zbuf=new CZBuffer;/申請(qǐng)內(nèi)存zbuf->InitDeepBuffer(800,800,1000);/初始化深度緩沖器CPi3 Point33;/底面與頂面三角形頂點(diǎn)數(shù)組

13、CT2 Texture33;/底面與頂面三角形紋理數(shù)組CVector Normal33;/底面與頂面三角形法矢量數(shù)組CPi3 Point44;/側(cè)面四邊形頂點(diǎn)數(shù)組CT2 Texture44;/側(cè)面四邊形紋理數(shù)組CVector Normal44;/側(cè)面四邊形法矢量數(shù)組for(int i=0;i<N2+2;i+)for(int j=0;j<N1;j+)CVector ViewVector(VFij.vI0,ViewPoint);/面的視矢量ViewVector=ViewVector.Normalize();/單位化視矢量Fij.SetFaceNormal(VFij.vI0,VFij.v

14、I1,VFij.vI2);/計(jì)算小面片法矢量Fij.fNormal.Normalize();/單位化法矢量if(Dot(ViewVector,Fij.fNormal)>=0)if(3=Fij.vN)/處理三角形面片for(int m=0;m<Fij.vN;m+)PerProject(VFij.vIm);Point3m=ScreenP;Normal3m=Fij.fNormal;double tempj=j+1;/對(duì)三角形面片進(jìn)行特殊處理Texture30.u=cTheta*(j+0.5)/360.0;Texture30.v=0.0; Texture31.u=cTheta*(j+0.5

15、)/360.0;Texture31.v=0.0;Texture32.u=cTheta*tempj/360.0; Texture32.v=0.0;zbuf->SetPoint(Point3,Normal3,Texture3,3);/初始化zbuf->CreateBucket();/創(chuàng)建桶表zbuf->CreateEdge();/創(chuàng)建邊表zbuf->Phong(pDC,ViewPoint,pLight,pMaterial,Image);/填充三角形zbuf->ClearMemory();else/處理四邊形面片for(int m=0;m<Fij.vN;m+)Pe

16、rProject(VFij.vIm);Point4m=ScreenP;Normal4m=NFij.vIm;Texture4m=TFij.vIm;if(N1-1=j)/消除圖像紋理的接縫Texture42.u=0.0;Texture43.u=0.0;zbuf->SetPoint(Point4,Normal4,Texture4,4);/初始化zbuf->CreateBucket();/創(chuàng)建桶表zbuf->CreateEdge();/創(chuàng)建邊表zbuf->Phong(pDC,ViewPoint,pLight,pMaterial,Image);/填充四邊形zbuf->Cle

17、arMemory();delete zbuf;、透視變換函數(shù)void CMy123054212View:PerProject(CP3 P)/透視變換CP3 ViewP;ViewP.x=P.x*k3-P.z*k1;/觀察坐標(biāo)系三維坐標(biāo)ViewP.y=-P.x*k8+P.y*k2-P.z*k7;ViewP.z=-P.x*k6-P.y*k4-P.z*k5+R;ViewP.c=P.c;ScreenP.x=d*ViewP.x/ViewP.z;/屏幕坐標(biāo)系三維坐標(biāo)ScreenP.y=Round(d*ViewP.y/ViewP.z);ScreenP.z=Far*(1-Near/ViewP.z)/(Far-N

18、ear);ScreenP.c=ViewP.c;、讀入紋理void CMy123054212View:ReadImage()/讀入紋理CBitmap NewBitmap;NewBitmap.LoadBitmap(IDB_TEXTURE);/調(diào)入DDB位圖NewBitmap.GetBitmap(&bmp);/將CBitmap的信息保存到Bitmap結(jié)構(gòu)體中int nbytesize=bmp.bmWidthBytes*bmp.bmHeight;im=new BYTEnbytesize;NewBitmap.GetBitmapBits(nbytesize,(LPVOID)im);Image=ne

19、w COLORREF*bmp.bmHeight;for(int n1=0;n1<bmp.bmHeight;n1+)Imagen1=new COLORREFbmp.bmWidth;for(n1=0;n1<bmp.bmHeight;n1+)for(int n2=0;n2<bmp.bmWidth;n2+)int pos=n1*bmp.bmWidthBytes+4*n2;/顏色分量位置n1=bmp.bmHeight-1-n1;/位圖從左下角向右上角Imagen1n2=RGB(impos+2,impos+1,impos); delete im;、背景函數(shù)BOOL CMy123054212View:OnEraseBkgnd(CDC* pDC) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultreturn TRUE;、時(shí)間函數(shù)void CMy123054212View:OnTimer(UINT nIDEvent) / TODO: Add you