計(jì)算機(jī)圖形學(xué)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)》實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目：用戶坐標(biāo)、視圖坐標(biāo)、Javaawt坐標(biāo)概念的建立和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：掌握用戶坐標(biāo)、視圖坐標(biāo)、Javaawt坐標(biāo)概念，掌握三類坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換算法。編寫自己的算法函數(shù)，并形成Java語(yǔ)言程序包。編寫程序調(diào)用驗(yàn)證之。參考程序：有兩個(gè)示范程序MyCanvas.java和MyLineDrawApplet.java基本概念：用戶坐標(biāo)：是獨(dú)立于設(shè)備的邏輯坐標(biāo),可以是用戶用來(lái)定義設(shè)計(jì)對(duì)象的各種坐標(biāo)。

視圖坐標(biāo)：是設(shè)備相關(guān)的坐標(biāo)，隨目標(biāo)渲染設(shè)備不同而不同。

Java

awt坐標(biāo)：使用java.awt時(shí)的坐標(biāo)，即窗口顯示圖像時(shí)的邊界坐標(biāo)。。

填充：這個(gè)過(guò)程可以抽象的理解為以已知的線為中心，向周圍擴(kuò)展像素，然后對(duì)這些像素所在的方塊進(jìn)行著色。算法設(shè)計(jì)：功能：用戶可根據(jù)自己輸入的用戶坐標(biāo)，進(jìn)行視圖坐標(biāo)與javaawt坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，反向的轉(zhuǎn)換原理與正向相同。此外，該程序還可以進(jìn)行一些基本圖形的繪制和顏色的填充，如矩形，橢圓等圖形。算法1：用戶坐標(biāo)向視圖坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換設(shè)userMinx、userMaxx分別為用戶坐標(biāo)系x軸的最小值與最大值，userMiny、userMaxy分別為用戶坐標(biāo)系y軸的最小值與最大值；viewMinx、viewMaxx分別為視圖坐標(biāo)系x軸的最小值與最大值，viewMiny、viewMaxy分別為視圖坐標(biāo)系y軸的最小值與最大值。通過(guò)坐標(biāo)的壓縮及平移實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：viewX=viewMinx+(userX-userMinx)/(userMaxx-userMinx)*(viewMaxx-viewMinx)viewY=viewMiny+(userY-userMiny)/(userMaxy-userMiny)*(viewMaxy-viewMiny)算法實(shí)現(xiàn)：//將用戶坐標(biāo)的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到視圖坐標(biāo) publicdoubleviewX(doublex){ doubles=(x-userMinx)/(userMaxx-userMinx); doublet=viewMinx[currentViewport]+s* //坐標(biāo)的平移及壓縮 (viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]); returnt; } publicdoubleviewY(doubley){ doubles=(y-userMiny)/(userMaxy-userMiny); doublet=viewMiny[currentViewport]+s* //坐標(biāo)的平移及壓縮 (viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]); returnt; }算法2：視圖坐標(biāo)向javaawt坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換若令(viewX,viewY)為視圖坐標(biāo)，(x,y)為awt坐標(biāo)，width、height分別為窗口的寬度和高度，則它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：X=viewX*widthY=viewY*height算法實(shí)現(xiàn)：//將視圖坐標(biāo)系的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) publicintgetIntX(doublex){ return(int)(windowWidth*x); //注意視圖坐標(biāo)0-1之間 } publicintgetIntY(doubley){ return(int)(windowHeight*(1-y)); //Y軸方向相反 }算法3：橢圓的繪制首先將從用戶坐標(biāo)獲得的圓心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到j(luò)avaawt坐標(biāo)，將X、Y軸坐標(biāo)分別投影在AWT坐標(biāo)上，獲得橢圓外切矩形的左上角X、Y軸坐標(biāo)，即可繪制出橢圓。算法實(shí)現(xiàn)：//橢圓的畫法（圓心坐標(biāo)和兩個(gè)半徑） publicvoiddrawOval(doublex,doubley,doublexr,doubleyr){ //圓心從用戶坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) intix=getX(x); intiy=getY(y); intixr=getDimensionX(xr); //x軸半徑投影到JavaAWT坐標(biāo) intiyr=getDimensionX(yr); //y軸半徑投影 intx0=ix-ixr; //橢圓外切矩形的左上角x坐標(biāo) inty0=iy-iyr; //橢圓外切矩形的左上角y坐標(biāo) graphics.drawOval(x0,y0,2*ixr,2*iyr); } 代碼：//文件名：MyCanvas.java//定義用戶的canvas類，實(shí)現(xiàn)// 從用戶坐標(biāo)到視圖的轉(zhuǎn)換// 視圖到JavaAWT坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換// 用戶坐標(biāo)系的二維圖形的描畫方法，等//用編譯命令javac-d.MyCanvas.java把本文件制作成包MyCanvas//在調(diào)用這個(gè)包的程序里加入語(yǔ)句importMyCanvas.MyCanvas;package MyCanvas; //制作的包名，這里包名和類名同importjava.io.*;importjava.awt.*;importjava.awt.image.*;//定義canvas類publicclassMyCanvasextendsComponent{ //用戶坐標(biāo)系范圍缺省值([-1,1],[-1,1]) protecteddoubleuserMinx=-1; //用戶坐標(biāo)系X軸的最小值 protecteddoubleuserMaxx=1; //用戶坐標(biāo)系X軸的最大值 protecteddoubleuserMiny=-1; //用戶坐標(biāo)系Y軸的最小值 protecteddoubleuserMaxy=1; //用戶坐標(biāo)系Y軸的最大值 //視圖的坐標(biāo)范圍缺省值([0,1],[0,1]) protecteddouble[]viewMinx; //各視圖X軸最小值的數(shù)組 protecteddouble[]viewMaxx; //各視圖X軸最大值的數(shù)組 protecteddouble[]viewMiny; //各視圖Y軸最小值的數(shù)組 protecteddouble[]viewMaxy; //各視圖Y軸最大值的數(shù)組 finalstaticintDefaultViewportMax=256; //缺省的視圖數(shù) protectedintviewportMax=DefaultViewportMax; //最大視圖數(shù) protectedintviewportNum=0; //當(dāng)前視圖數(shù) protectedintcurrentViewport=0; //當(dāng)前視圖的索引號(hào) //窗口大小 finalstaticintDefaultWindowSize=256; //缺省的窗口大小 protectedintwindowWidth=DefaultWindowSize; //窗口寬度 protectedintwindowHeight=DefaultWindowSize; //窗口寬度 //定義JavaAWT的Graphics和Component protectedGraphicsgraphics; //MyCanvas的Graphics數(shù)據(jù)類 protectedComponentcomponent; //MyCanvas的component數(shù)據(jù)類 protectedColorcurrentFrontColor=Color.white; //當(dāng)前前景顏色 protectedColorcurrentBackColor=Color.white; //當(dāng)前背景色 //構(gòu)造方法 //缺省的構(gòu)造方法中viewportMax=256 publicMyCanvas(Componenta){ component=a; //設(shè)定MyCanvas類所用的Component graphics=a.getGraphics(); //設(shè)定MyCanvas類所用的graphics windowWidth=a.getSize().width; //窗口寬度 windowHeight=a.getSize().height; //窗口高度 createViewport(DefaultViewportMax); //創(chuàng)建視圖 } //創(chuàng)建視圖 privatevoidcreateViewport(intmax){ currentViewport=0; //設(shè)定當(dāng)前視圖索引號(hào) viewportMax=max; //設(shè)定視圖數(shù)的最大值 viewMinx=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖X軸最小值 viewMaxx=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖X軸最大值 viewMiny=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖y軸最小值 viewMaxy=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖y軸最大值 viewMinx[currentViewport]=0.0; //設(shè)定當(dāng)前視圖的坐標(biāo)軸范圍 viewMiny[currentViewport]=0.0; viewMaxx[currentViewport]=1.0; viewMaxy[currentViewport]=1.0; viewportNum=1; //當(dāng)前視圖數(shù) } //設(shè)定用戶坐標(biāo)系范圍 publicvoidsetWindow(doublex1,doublex2,doubley1,doubley2){ userMinx=x1; //設(shè)定窗口（用戶坐標(biāo)系）X軸的最小值 userMaxx=x2; //設(shè)定窗口（用戶坐標(biāo)系）X軸的最大值 userMiny=y1; //設(shè)定窗口（用戶坐標(biāo)系）y軸的最小值 userMaxy=y2; //設(shè)定窗口（用戶坐標(biāo)系）y軸的最大值 } //設(shè)定視圖 publicvoidsetViewport(doublex1,doublex2,doubley1,doubley2){ currentViewport=viewportNum; //設(shè)定新的當(dāng)前視圖索引號(hào) viewportNum++; //當(dāng)前視圖數(shù)加1 viewMinx[currentViewport]=x1; //存放視圖的X軸最小值 viewMaxx[currentViewport]=x2; //存放視圖的X軸最大值 viewMiny[currentViewport]=y1; //存放視圖的y軸最小值 viewMaxy[currentViewport]=y2; //存放視圖的y軸最大值 } //視圖復(fù)位 publicvoidresetViewport(){ currentViewport=0; //當(dāng)前視圖索引號(hào)重歸于零 viewMinx[currentViewport]=0.0; //設(shè)定當(dāng)前視圖的坐標(biāo)軸范圍 viewMiny[currentViewport]=0.0; viewMaxx[currentViewport]=1.0; viewMaxy[currentViewport]=1.0; viewportNum=1; //當(dāng)前視圖數(shù) } //將視圖坐標(biāo)系的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) publicintgetIntX(doublex){ return(int)(windowWidth*x); //注意視圖坐標(biāo)0-1之間 } publicintgetIntY(doubley){ return(int)(windowHeight*(1-y)); //Y軸方向相反 } //將用戶坐標(biāo)的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到視圖坐標(biāo) publicdoubleviewX(doublex){ doubles=(x-userMinx)/(userMaxx-userMinx); doublet=viewMinx[currentViewport]+s* //坐標(biāo)的平移及壓縮 (viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]); returnt; } publicdoubleviewY(doubley){ doubles=(y-userMiny)/(userMaxy-userMiny); doublet=viewMiny[currentViewport]+s* //坐標(biāo)的平移及壓縮 (viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]); returnt; } //將用戶坐標(biāo)的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) publicintgetX(doublex){ doublexx=viewX(x); //先將x轉(zhuǎn)換到視圖坐標(biāo) intix=getIntX(xx); //將視圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) returnix; } publicintgetY(doubley){ doubleyy=viewY(y); //先將y轉(zhuǎn)換到視圖坐標(biāo) intiy=getIntY(yy); //將視圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) returniy; } //將用戶坐標(biāo)系的寬度、高度值投影到JavaAWT坐標(biāo) publicintgetDimensionX(doublew){ doublex=viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]; x*=windowWidth*w/(userMaxx-userMinx); //按比例投影，經(jīng)由視圖坐標(biāo)系 return((int)Math.abs(x)); //用戶坐標(biāo)系可能反向 } publicintgetDimensionY(doubleh){ doubley=viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]; y*=windowHeight*h/(userMaxy-userMiny); //按比例投影，經(jīng)由視圖坐標(biāo)系 return((int)Math.abs(y)); //用戶坐標(biāo)系可能反向 } //有關(guān)當(dāng)前顏色的設(shè)定方法：畫筆顏色、前景色、背景色 publicColorgetColor(){ returncurrentFrontColor; //得到當(dāng)前顏色序號(hào) } publicvoidsetColor(Colorc){ graphics.setColor(c); //設(shè)置圖形對(duì)象的顏色 currentFrontColor=c; //設(shè)定當(dāng)前顏色序號(hào) } publicColorgetForeground(){ returncurrentFrontColor; //得到當(dāng)前前景色序號(hào) } publicvoidsetForeground(Colorc){ component.setForeground(c); //設(shè)置前景色 currentFrontColor=c; //設(shè)定當(dāng)前前景色序號(hào) } publicColorgetBackground(){ returncurrentBackColor; //得到當(dāng)前背景色序號(hào) } publicvoidsetBackground(Colorc){ component.setBackground(c); //設(shè)置背景色 currentBackColor=c; //設(shè)定當(dāng)前背景色序號(hào) } //-----各類圖形的描畫方法----------- //直線畫法:兩點(diǎn)式參數(shù) publicvoiddrawLine(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); graphics.drawLine(ix1,iy1,ix2,iy2); //這個(gè)方法它是怎樣畫直線的？ } //矩形畫法:對(duì)角式參數(shù) publicvoiddrawRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐標(biāo) intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形寬度，單位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.drawRect(ix0,iy0,width,height); } //矩形填充 publicvoidfillRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐標(biāo) intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形寬度，單位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.fillRect(ix0,iy0,width,height); //填充算法如何實(shí)現(xiàn)？ } //矩形區(qū)域的清除 publicvoidclearRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到JavaAWT坐標(biāo) intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐標(biāo) intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形寬度，單位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.clearRect(ix0,iy0,width,height); //算法等同填充 }//橢圓的畫法（圓心坐標(biāo)和兩個(gè)半徑） publicvoiddrawOval(doublex,doubl