计算机图形学真实图形
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《计算机图形学》习题与解答第一章概述1. 试描述你所熟悉的计算机图形系统的硬软件环境。
计算机图形系统是计算机硬件、图形输入输出设备、计算机系统软件和图形软件的集合。
例如:计算机硬件采用PC、操作系统采用windows2000,图形输入设备有键盘、鼠标、光笔、触摸屏等,图形输出设备有CRT、LCD等,安装3D MAX图形软件。
2. 计算机图形系统与一般的计算机系统最主要的差别是什么?3. 图形硬件设备主要包括哪些?请按类别举出典型的物理设备?图形输入设备:鼠标、光笔、触摸屏和坐标数字化仪,以及图形扫描仪等。
图形显示设备:CRT、液晶显示器(LCD)等。
图形绘制设备:打印机、绘图仪等。
图形处理器:GPU(图形处理单元)、图形加速卡等等。
4. 为什么要制定图形软件标准?可分为哪两类?为了提高计算机图形软件、计算机图形的应用软件以及相关软件的编程人员在不同计算机和图形设备之间的可移植性。
图形软件标准通常是指图形系统及其相关应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准,另外还有供图形应用程序调用的子程序功能及其格式标准。
5. 请列举出当前已成为国际标准的几种图形软件标准,并简述其主要功能。
(1)CGI(Computer Graphics Interface),它所提供的主要功能集包括控制功能集、独立于设备的图形对象输出功能集、图段功能集、输入和应答功能集以及产生、修改、检索和显示以像素数据形式存储的光栅功能集。
(2)GKS(Graphcis Kernel System),提供了应用程序和图形输入输出设备之间的接口,包括一系列交互和非交互式图形设备的全部图形处理功能。
主要功能如下:控制功能、输入输出功能、变换功能、图段功能、询问功能等。
6. 试列举计算机图形学的三个应用实例。
(1)CAD/CAM(2)VISC(3)VR.第二章光栅图形学1. 在图形设备上如何输出一个点?为输出一条任意斜率的直线,一般受到哪些因素影响?若图形设备是光栅图形显示器,光栅图形显示器可以看作是一个像素的矩阵,光栅图形显示器上的点是像素点的集合。
《计算机图形学》实验报告实验十一真实感图形一、实验教学目标与基本要求初步实现真实感图形, 并实践图形的造型与变换等。
二、理论基础运用几何造型, 几何、投影及透视变换、真实感图形效果(消隐、纹理、光照等)有关知识实现。
1.用给定地形高程数据绘制出地形图;2.绘制一(套)房间,参数自定。
三. 算法设计与分析真实感图形绘制过程中, 由于投影变换失去了深度信息, 往往导致图形的二义性。
要消除这类二义性, 就必须在绘制时消除被遮挡的不可见的线或面, 习惯上称之为消除隐藏线和隐藏面, 或简称为消隐, 经过消隐得到的投影图称为物体的真实图形。
消隐处理是计算机绘图中一个引人注目的问题, 目前已提出多种算法, 基本上可以分为两大类:即物体空间方法和图象空间方法。
物体空间方法是通过比较物体和物体的相对关系来决定可见与不可见的;而图象空间方法则是根据在图象象素点上各投影点之间的关系来确定可见与否的。
用这两类方法就可以消除凸型模型、凹形模型和多个模型同时存在时的隐藏面。
1).消隐算法的实现1.物体空间的消隐算法物体空间法是在三维坐标系中, 通过分析物体模型间的几何关系, 如物体的几何位置、与观察点的相对位置等, 来进行隐藏面判断的消隐算法。
世界坐标系是描述物体的原始坐标系, 物体的世界坐标描述了物体的基本形状。
为了更好地观察和描述物体, 经常需要对其世界坐标进行平移和旋转, 而得到物体的观察坐标。
物体的观察坐标能得到描述物体的更好视角, 所以物体空间法通常都是在观察坐标系中进行的。
观察坐标系的原点一般即是观察点。
物体空间法消隐包括两个基本步骤, 即三维坐标变换和选取适当的隐藏面判断算法。
选择合适的观察坐标系不但可以更好地描述物体, 而且可以大大简化和降低消隐算法的运算。
因此, 利用物体空间法进行消隐的第一步往往是将物体所处的坐标系转换为适当的观察坐标系。
这需要对物体进行三维旋转和平移变换。
常用的物体空间消隐算法包括平面公式法、径向预排序法、径向排序法、隔离平面法、深度排序法、光线投射法和区域子分法。
计算机图形学课程设计报告一、实验题目三维真实感图形设计与绘制(1)题目内容说明:本题目要求应用OpenGL的光照技术和纹理技术实现一个简单的三维真实感图形的程序设计。
具体要求实现功能:1)通过对话方式实现交互式设计光照模型功能。
2)实现三维模型纹理映射功能3)用鼠标跟踪球方法实现三维模型的空间旋转2)实现鼠标跟踪球方法程序二、需求分析真实感图形的设计与绘制,是计算机图形学中的一个重要研究领域,也是三维实体造型系统和特征造型系统的重要组成部分。
一般地,三维实体在计算机显示屏上有三种表现形式:简单线框图、线框消隐图和真实感图形。
其中,简单线框图能够粗略表达实体的形状,但由于简单线框图的二义性,从而导致表达其的实体形状具有不确定性。
而线框消隐图虽然能反映实体各表面间的相互遮挡关系,从而达到消除简单线框图产生的二义性的目的,但是这两者一样地只能反映实体的几何形状和实体间的相互关系,而不能反映实体表面的特征,如表面的颜色、材质、纹理等。
所以,只有真实感图形才能表现实体的这些特征,因此,在三维实体造型中,生成三维实体的光照模型,进行实体的真实感绘制与显示占有重要的地位,是很有必要的,也是我做此设计的初衷。
在设计中,我主要使用Opengl绘制真实感图形,它作为一种强大的三维图形开发工具,通过便捷的编程接口提供了处理光照和物体材质、颜色属性等通用功能。
真实感图形学是计算机图形的核心内容之一,是最能直接反映图形学魅力的分支。
寻求能准确地描述客观世界中各种现象与景观的数学模型,并逼真地再现这些现象与景观,是图形学的一个重要研究课题。
很多自然景物难以用几何模型描述,如烟雾、植物、水波、火焰等。
本文所讨论的几种建模及绘制技术都超越了几何模型的限制,能够用简单的模型描述复杂的自然景物。
在计算机的图形设备上实现真实感图形必须完成的四个基本任务。
1. 三维场景的描述。
三维造型。
2. 将三维几何描述转换成为二维透视图。
透视变换。
第九章使用MFC实现真实感图形绘制真实感图形绘制是计算机图形学的一个重要组成部分。
它综合利用数学、物理学、计算机科学和其他学科知识在计算机图形设备上生成象彩色照片那样的真实感图形。
要用计算机图形设备绘制场景的真实感图形,就必须首先在计算机中建立该场景的模型,用这个模型来反映场景的特点和属性。
这一模型通常是由一批几何数据及数据之间的拓扑关系来表示的,这就是造型技术,它是真实感图形绘制技术的重要组成部分。
有了三维场景的模型,并给定了观察点和观察方向以后,就可以通过几何变换和投影变换在屏幕上显示该三维场景的二维图像。
为了使二维图像具有立体感,并尽可能逼真地显示出该物体在现实世界中被观察到的形象,就需要运用适当的光照模型,来模拟场景在现实世界中受到各种光源照射时的效果,这就是真实感图形的画面绘制技术,也就是真实感图形的生成技术。
用计算机在图形设备上生成连续色调的真实感图形大致可以分为以下四步:第一步,用数学方法建立所需三维场景的几何描述,并将它们输入至计算机。
这部分工作可由三维立体造型或曲面造型系统来完成。
场景的几何描述直接影响了图形的复杂性和图形绘制的计算耗费,因此选择合理的、有效的数据表示和输入手段是非常重要的。
第二步,将三维几何描述转换为二维投影图。
这可以通过对场景的投影变换来完成。
第三步,确定场景中的所有可见面,这需要使用隐藏面消除算法将被其他物体遮挡的不可见面消去。
第四步,计算场景中可见面的颜色,严格地说,就是根据基于光学物理的光照明模型计算可见面投射到观察者眼中的光亮度大小和色彩分量,并将它转换成适合图形设备的颜色值,从而确定投影画面上每一象素的颜色,最终生成图形。
前三步的相关知识在前面已经进行了介绍,本章将重点介绍如何通过MFC 编程的方式,利用光照模型计算场景中可见面的光亮度和颜色,并绘制最终的真实感图形。
实际上,现在OpenGL和DirectX等图形函数库提供了很多支持真实感图形绘制的函数,使用它们可以更轻松的完成真实感图形绘制。
真实感图形显示的基本流程和坐标系下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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. . . . .. . 优质资料 .. 计算机图形学 (2017年秋季学期)实验 报 告系别:计算机科学与技术 班级: : 学号:实验名称:2-真实感图形绘制2020-11-132/3《计算机图形学》实验报告实验名称真实感图形绘制 实验序号 2实验日期 2017.12.13 实验人 一、实验目的、要求与环境1.目的:通过实验,学生应掌握通过计算机程序进行真实感图形绘制的基本原理,特别是对三维显示对象进行纹理映射的基本方法,将理论和实际应用切实结合起来。
2.要求:对一个三维立方体进行旋转,对其6个不同的面进行6个不同图像的纹理映射,并进行投影变换与显示,分析增强后的视觉效果,提交实验报告。
3.环境:Windows 7操作系统Microsoft Visual Studio 2005OpenGL 函数库4. 自带位图文件(换成你自己的图像文件):总成绩:评语:日期:2020-11-1311/12二、实验容与步骤1. 准备相关图像文件。
2. 进行立方体各面图像与旋转速度的大体设计。
3.在Windows 7 操作系统上,打开Microsoft Visual Studio 2005,编写相关程序,完成程序主体框架结构。
4.编写六面体显示相关的程序代码。
5.编写六面体旋转相关的程序代码。
6.编写深度检测相关的程序代码。
7. 编写纹理载入功能的相关程序代码。
8. 编写纹理参数定义功能的相关程序代码。
9. 编写纹理映射功能的相关程序代码。
10.对程序进行相关调试,修改程序,去除其中的BUG 。
11. 观察纹理映射后的六面体的旋转显示,与预想的结果进行对比,修改相关程序参数。
12.截屏,保留实验结果,进行实验结果分析,并撰写实验报告。
2020-11-13 2/32020-11-13 11/12四、编译过程截图五、实验结果与分析(下面是一个例子,换上你自己的图)实验结果:实验分析程序通过glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, lastTextureID);语句,完成了恢复之2020-11-13 2/32020-11-13 11/122020-11-13 2/32020-11-13 11/122020-11-13 2/3。
#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.h>
/* Initialize material property, light source, lighting model,
* and depth buffer.
*/
void init(void)
{
GLfloat mat_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
GLfloat mat_shininess[] = { 50.0 };
GLfloat light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 };
GLfloat lightPos[]={0.0f,0.0f,75.0f,1.0f};
GLfloat ambientLight[]={0.0f,0.0f,75.0f,1.0f};
GLfloat specular[]={0.0f,0.0f,75.0f,1.0f};
GLfloat specref[]={0.0f,0.0f,75.0f,1.0f};
GLfloat spotDir[]={0.0f,0.0f,75.0f,1.0f};
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel (GL_SMOOTH);//设置阴影模型
glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);//镜面光分量强度glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS, mat_shininess);//镜面光反射指数glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);//设置光源的位置
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,ambientLight);
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,ambientLight);
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_SPECULAR,specular);
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,lightPos);
glLightf(GL_LIGHT1,GL_SPOT_CUTOFF,50.0f);
glEnable(GL_LIGHT1);
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
glColorMaterial(GL_FRONT,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,specref);
glMateriali(GL_FRONT,GL_SHININESS,128);
glEnable(GL_LIGHTING);//启动光照
glEnable(GL_LIGHT0);//激活光源
glEnable(GL_LIGHT1);//激活光源
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
}
/* 调用glut函数绘制一个球*/
void display(void)
{
glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glutSolidSphere (1.0, 20, 16);//半径为1,20条纬线,16条经线
glFlush ();
}
/* 定义GLUT 的reshape 函数,w、h 分别是输出图形的窗口的宽和高*/
void reshape (int w, int h)//输出图形的宽高
{
glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
glMatrixMode (GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
if (w <= h)
glOrtho (-1.5, 1.5, -1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,
1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w, -10.0, 10.0);//创建平行视景体
else
glOrtho (-1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h,
1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -1.5, 1.5, -10.0, 10.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
switch (key) {
case 27:
exit(0);
break;
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);//环境初始化
glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);//显示模式初始化glutInitWindowSize (500, 500); //定义窗口大小
glutInitWindowPosition (100, 100);//定义窗口位置
glutCreateWindow (argv[0]);//显示窗口,窗口标题为执行函数名
init ();
glutDisplayFunc(display); //注册opengl绘图函数
glutReshapeFunc(reshape);//注册窗口大小改变时的相应函数
glutKeyboardFunc(keyboard);
glutMainLoop();//进入glut消息循环,开始执行程序
return 0;
}。