《计算机图形学》实验指导书.docVIP

计算机图形学 实 验 指 导 书 袁 科 计算机技术实验中心 目 录 实验一 实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法 24 实验二 实现Bezier曲线 25 实验三 实现B样条曲线 26 实验四 实现多边形填充的边界标志算法 27 实验五 实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法 28 实验六 二维图形的基本几何变换 30 实验七 画图软件的编制 31 实验实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法 1、掌握直线的多种生成算法； 2、掌握二维图形显示原理。 2学时，必做实验 数字微分法(Digital Differential Analyzer，DDA) 算法思想：基于直线的微分方程来生成直线。 ε=1/max(|△x|,|△y|) max(|△x|,|△y|)=|△x|，即|k|≤1 的情况： max(|△x|,|△y|)=|△y|，此时|k|≥1： 中点画线法 算法思想：每次在最大位移方向上走一步，另一方向是否走步取决于误差项的判断。 3、Bresenham画线算法 算法思想：其基本思想同中点算法一样，即每次在最大位移方向上走一步，而另 一个方向是否走步取决于误差项的判断。 1．上交源程序； 2．上交实验报告，实验报告内容如下： (1) 实验名称 (2) 实验目的 (3) 算法实现的设计方法及程序流程图 (4) 程序结果分析 实验实现Bezier曲线 1、掌握Bezier 曲线的定义； 2、能编程实现N 次Bezier 曲线的绘制与显示。 【实验环境】 VC++6.0/ Turbo C 【实验性质及学时】 验证性实验，2学时，必做实验 N 次Brezier 曲线的绘制。 【实验原理】 Bezier 曲线的定义：P(t)= t∈[0,1] =tk(1-t)n-k=Ckntk(1-t)n-k k=0,1,2,3,……,n 【实验要求】 1．上交源程序； 2．上交实验报告，实验报告内容如下： (1)实验名称 (2)实验目的 (3)算法实现的设计方法及程序流程图 (4)程序结果分析 实验实现B样条曲线 1、掌握B样条曲线的定义； 2、能编程实现B样条曲线的绘制与显示。 2学时，选做实验 编程实现B样条曲线的绘制和显示B样条曲线的定义： 是调和函数，也称为基函数，按照递归公式可以定义为： = 1 若ti≤u≤ti+1 0 其他 =+ （tk≤u≤tn+1） 【实验要求】 1．上交源程序； 2．上交实验报告，实验报告内容如下： (1) 实验名称 (2) 实验目的 (3) 算法实现的设计方法及程序流程图 (4) 程序结果分析 实验实现多边形填充的边界标志算法 1、掌握多边形填充的基本原理； 2、掌握边界标志算法来实现多边形填充的思想。 2学时，选做实验 1．上交源程序； 2．上交实验报告，实验报告内容如下： (1) 实验名称 (2) 实验目的 (3) 算法实现的设计方法及程序流程图 (4) 程序结果分析 实验实现裁剪多边形的Cohen-Sutherland算法 1、掌握多边形裁剪的基本原理； 2、掌握Cohen-Sutherland算法来实现多边形裁减的思想。 2学时，选做实验 编制程序，利用Cohen-Sutherland算法完成一个多边形的裁减过程。 1．算法基本思想 对每条直线段p1(x1,y1)p2(x2,y2)分三种情况处理： (1) 直线段完全可见，“简取”之。 (2) 直线段完全不可见，“简弃”之。 (3) 直线段既不满足“简取”的条件，也不满足“简弃”的条件，需要对直线段按交点进行分段，分段后重复上述处理。 2．算法步骤 (1) 编码 对于任一端点(x,y)，赋予一个4 位的二进制码D3D2D1D0。 编码规则如下： 若xwxl，则D0=1，否则D0=0； 若xwxr，则D1=1，否则D1=0； 若ywyb，则D2=1，否则D2=0； 若ywyt，则D3=1，否则D3=0。 (2) 裁剪 先求出端点p1 和p2 的编码code1 和code2，然后： 若code1|code2=0，对直线段应简取之。 若code1code2≠0，对直线段可简弃之。 若上述两条件均不成立。则需求出直线段与窗口边界的交点。在交点处把线段一分为二，其中必有一段完全在窗口外，可以弃之。再对另一段重复进行上述处理，直到该线段完全被舍弃或者找到位于窗口内的一段线段为止。 (3) 求交 假定直线的端点坐标为(x1,y1)和(x2,y2)左、右边界交点的计算上、下边界交点的计算。 3．算法实现 (1) 输入直线段的两端点坐标：p1(x1,y1)、p2(x2,y2)，以及窗口的四条边界坐标：wyt、wyb、wxl