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实验指导书刘文涛2013目录第一章图形学实验环境和要求 (4)1.1 VC++实验环境 (4)1.1.1 基本环境 (4)1.1.1 开发图形程序的一般流程 (7)1.1.3 基本绘图函数介绍 (11)1.2 OpenGL (22)1.2.1 OpenGL介绍 (22)1.2.2 OpenGL开发环境 (24)1.2.3 OpenGL函数 (24)1.2.4 回调函数 (25)1.2.4 一个典型OpenGL例程 (26)1.3 实验要求 (29)1.3.1 实验内容 (29)1.3.2 实验方法 (29)1.3.3 实验效果 (30)第二章直线生成算法 (30)2.1 实验原理 (30)2.1.1 DDA算法 (30)2.1.2 Bresenham算法 (30)2.2 实验内容 (30)2.3 参考示例程序 (30)第三章圆和椭圆生成算法 (32)3.1 实验原理 (32)3.2 实验内容 (32)3.3 参考示例程序1 (32)3.4 参考示例程序2 (33)第四章裁剪算法 (35)4.1 实验原理 (35)4.2 实验内容 (35)4.3 示例程序 (35)4.3.1 参考例子1 (35)4.3.2参考例子2 (38)第五章二维变换 (40)5.1 实验原理 (40)5.2 实验内容 (40)5.3 示例程序 (40)5.3.1参考例子1 (40)第六章三维变换 (44)6.1 实验原理： (44)6.2 实验内容 (45)6.3示例程序 (45)第七章填充算法 (47)7.1 实验原理： (47)7.2 实验内容 (47)7.3示例程序 (47)第八章曲线曲面 (50)8.1 实验原理 (50)8.2 实验内容 (50)8.3示例程序 (51)8.3.1 参考例子（1） (51)8.3.2 参考例子（2） (52)8.3.3 参考例子（3） (54)8.3.4 参考例子（4） (56)第九章真实感图形绘制 (59)9.1 实验原理 (59)9.2 实验内容 (59)9.3示例程序 (59)9.3.1参考例子（1） (59)9.3.2参考例子（2） (61)9.3.3参考例子（3） (63)第十章动画 (66)10.1 实验原理 (66)10.2 实验内容 (66)10.3示例程序 (66)10.3.1 参考例子 (66)参考文献： (72)第一章图形学实验基础1.1 VC++实验环境1.1.1 基本环境Microsoft Visual C++ 6.0 是微软推出的功能强大的可视化C/C++语言编译器，运行在Windows 9x/2000/NT等平台上，可以建立32位应用程序。
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)实验一实现DDA、中点画线算法和Bresenham画线算法【实验目的】1、掌握直线的多种生成算法；2、掌握二维图形显示原理。
【实验环境】VC++6.0/ BC【实验性质及学时】验证性实验，2学时，必做实验【实验内容】利用任意的一个实验环境，编制源程序，分别实现直线的三种生成算法，即数字微分法(DDA)、中点画线法以及Bresenham画线算法。
【实验原理】1、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|≥1：2、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。
【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【分析与思考】(1) 上述所阐述的三个算法，其基本算法只能适用于直线的斜率(|K|<=1) 的情形，如何将上述算法进行推广，使其能够处理任意斜率的直线？(2) 计算机显示屏幕的坐标圆心在哪里，与我们平时的习惯有什么差异，如何协调二者？实验二 实现Bezier 曲线【实验目的】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。
“计算机图形学”课内实验指导书杨新宇西安交通大学计算机科学与技术系课程基本情况实验学时：8适用专业：计算机专业本科生先修课程：数据结构，Ｃ语言程序设计开课学院：电子与信息工程学院开课学期：第七学期参考书：·DONALD HEARN & M.PAULINE BAKER著，蔡士杰、吴春鎔、孙正兴等译，《计算机图形学（第二版）》，PRENTICE HALL&电子工业出版社，2002年·David F. Rogers主编，《Procedural Elements for Computer Graphics》，机械工业出版社，2002年课程简介本实验是对《计算机图形学》课的课内实践，完成基本几何图形（线、圆、椭圆）的绘制。
教学基本要求与成绩的考核与评定办法一、实验课教学基本要求1.根据题目要求的功能，独立完成，培养自己独立思考、独立解决问题的能力；2.同学之间可以讨论研究问题，互相交流经验体会，但不可照抄；3.记录保存好自己的设计资料数据，调试完成后要写出详细设计报告；4.任务完成后老师要逐个检查验收，并结合实际情况提问答辩。
二、实验成绩的考核与评定办法在实验过程中考察动手能力，依据提交的设计报告、结合验收的实际情况综合打分。
实验项目名称：直线的DDA算法实验目的：1．掌握直线的DDA算法的编程实现。
实验环境：Windows操作系统、VC编程环境。
实验要求：以绘图区域中心为(0,0)点。
要求能够输入任意两个端点的坐标。
实验内容提要：参考《计算机图形学基础》课程中的相关算法流程。
实验类型：设计性。
实验项目名称：直线的Bresenham画线算法实验目的：1．掌握直线的Bresenham算法的编程实现。
实验环境：Windows操作系统、VC编程环境。
实验要求：以绘图区域中心为(0,0)点。
要求能够输入任意两个端点的坐标。
实验内容提要：参考《计算机图形学基础》课程中的相关算法流程。
计算机图形学基础实验指导书目录实验一直线的生成 ............................................................... -..2.-实验二圆弧及椭圆弧的生成........................................................ -..3 -实验三多边形的区域填充 ......................................................... - (4)-实验四二维几何变换 ............................................................. -..5.-实验五裁剪算法 ................................................................. -..6.-实验六三维图形变换 ............................................................. -..7.-实验七BEZIER 曲线生成......................................................... -..8.-实验八交互式绘图技术实现........................................................ -..10-实验一直线的生成一、实验目的掌握几种直线生成算法的比较，特别是Bresenham 直线生成算法二、实验环境实验设备：计算机实验使用的语言： C 或Visual C++ 、OpenGL三、实验内容用不同的生成算法在屏幕上绘制出直线的图形，对不同的算法可设置不同的线形或颜色表示区别。
四、实验步骤直线Bresenham 生成算法思想如下1）画点（x i, y i）, dx=x2-x i, dy=y2-y i,计算误差初值P i=2dy-dx , i=1;2）求直线下一点位置x i+i=x i+i 如果P i>0,贝U y i+i=y i+i，否则y i+i=y i；3）画点（x i+i ，y i+i ）；4）求下一个误差P i+i 点，如果P i>0，贝U P i+i=P i+2dy-2dx，否则P i+i=P i+2dy;i=i+i ，如果i<dx+i 则转步骤2，否则结束操作。
计算机图形学实验指导书【】第一章计算机图形学的软件开发环境计算机图形学中的程序都是用C语言编写的，Turbo C和Visual C++常见的两种C语言开发环境，Turbo C是在Dos环境下开发，而Visual C++是在Windows环境下开发。
1.1、在Turbo C环境下开发应用程序一些高级语言都扩充了图形功能，这使得用户能够不需配备专门的图形软件，就能在计算机上进行图形工作。
Turbo C 2.0包含有460多个库函数，其中有 70 多个图形函数，这些函数包括了绘图、处理图象及图素、屏幕及视图区控制、颜色及线型设置、状态查询和出错处理等，这使得 TurboＣ具有很强的图形功能。
１.图形显示器的工作方式IBM PC 机的显示器能够在两种基本视频方式下工作：一种是文本方式；另一种是图形方式。
( 1 )文本方式在文本方式下，屏幕上能够显示的最小单位是字符，字符在屏幕上以行、列排列，即我们一般见到的情况。
文本方式不同，屏幕上所显示字符的行数和列数也不一样，颜色也会有所区别。
Turbo C 支持 6 种不同的文本显示方式。
( 2 )图形方式在图形方式下，屏幕上能够控制的最小单元称作像素 ( pixel ) ，它是组成图形的基本元素，一般叫作“点”。
一般把屏幕上所包含像素的个数叫做分辨率。
分辨率越高，显示的图形越细致、质量越好，这是显而易见的。
在图形方式下，屏幕上每个像素的显示位置用点坐标系来描述。
在该坐标系中，屏幕左上角为坐标系的原点，坐标值为 ( 0 , 0 ) ; 水平方向为Ｘ轴，自左向右；垂直方向为Ｙ轴，自上向下。
见下图。
点坐标系中坐标值的范围决定于所用显示器的分辨率。
分辨率不同，水平方向上和垂直方向上的点数也不同，即其 maxx 、maxy 的数值不同。
就我们常见的 VGA 显示器来说，它一般所用的分辨率为 6405480 ,即它的 maxx 值为 639 , maxy 的值为 479。
２. 图形函数及其用法Turbo C 的图形函数均在一个头文件“ graphics.h” 中定义。
第一部分绪论本指导书是根据《计算机图形学》课程实验教学大纲编写的，适用于计算机科学与技术的相关专业。
一、本课程实验的作用与任务计算机图形学是研究利用计算机来处理图形的原理、方法和技术的学科。
图形的处理包括了图形生成、图形描述、图形存储、图形变换、图形绘制、图形输出等等。
计算机图形学与计算机图形处理技术是许多重要应用领域的基础，图形技术已经交叉渗透到各个应用学科中。
通过理论学习，再通过相应的实践操作，可以让学生掌握计算机图形技术的知识，培养计算机图形处理的能力，熟悉计算机图形应用软件和系统的设计、使用和组织。
本实验课程的任务是让学生学会如何把书本上学到的知识用于解决实际问题，培养软件工作所需要的动手能力；另一方面，能使书本上的知识变“活”，起到深化理解和灵活掌握教学内容的目的。
二、本课程实验的基础知识本课程的主要讲授了计算机图形学的概念，研究内容和应用领域；图形（图像）信息的计算机处理；图形系统的组成和图形设备；图形基元及其属性的生成、操作和实现；图形操作与处理技术；二维及三维图形的表示、变换、窗口-视区变换等操作；图形的窗口与视区，图形的填充与剪裁，图段与图层处理；隐藏线、面消隐技术，计算机图形标准以及图形数据结构和图形程序设计等。
三、本课程实验教学项目及其教学要求第二部分基本实验指导实验一Window 图形编程基础一、实验目的1、熟练使用实验主要开发平台VC6.0；2、掌握如何在编译平台下编辑、编译、连接和运行一个简单的Windows 图形应用程序；3、掌握Window 图形编程的基本方法；4、学会使用基本绘图函数和Window GDI 对象；二、实验原理在程序中，用户可以自己设定绘制图形的形状和画笔的颜色，需要有变量（m_UserColor）记录用户选择的颜色；同理，需要有变量（m_UserShape）记录用户选择的图形。
在基于Document-View 的程序中，应用程序几乎所有的绘制工作都是在视图类的OnDraw(CDC*pDC)函数中完成。
《计算机图形学》实验指导书首都师范大学信息工程学院2005年9月7日赵艳红通过学习《计算机图形学》课程可以了解和掌握计算机绘图的基本原理和算法，学会运用计算机编程语言和其它绘图工具绘制图形。
《计算机图形学》课程包括课堂教学和上机实验，这本实验指导书是为了配合上机实验而编写的。
第I章介绍了利用C语言绘图的基础知识，主要是考虑C语言课程屮讲授的重点是标准C (ANSIC),较少涉及图形环境和图形函数，因此着重讲解了C语言图形初始化的方法和常用C语言图形函数，并对Turbo C 3.0集成环境作了介绍。
第2章讲述了实验的上机要求和操作步骤，实验中可按步骤执行。
部分实验要求的后面附有C语言的源程序，可作为编程的参考。
上机实验时的注意事项和机房管理条例列于附录屮，请参照执行。
目录第1章C语言绘图基础1」图形与显示器基础1.2C语言图形初始化1.3Turbo C 3.0的集成环境第2章实验指导2」实验一直线的扫描转换2.2实验二旋转的矩形2.3实验三直线段的裁剪（或三维图形显示）2.4实验四曲线2.5实验五分形几何造型附录1关于工程文件的使用2Turbo C图形函数的分类3Turbo C图形函数（ABC顺序）4实验报告要求5上机实验屮编程技巧第1章C语言绘图基础1.1图形与显示器基础图形与计算机系统硬件有着密切的联系。
显示器的工作方式分为两种：一是正文方式，二是图形方式，要在屏幕上显示图形，就必须工作在图形方式下。
在图形方式中又分为多种模式，例如CGA,EGA,VGA等等。
不同的模式显示的分辨率不同。
支持显示模式需要三个条件：显示器，显示卡，和驱动程序。
下表列出Turbo C支持的图形模式。
1.2C语言图形初始化在计算机上绘制和显示图形，必须工作在图形方式下。
使用Turbo C绘制图形的基本步骤为：*设置图形方式*绘制图形*关闭图形方式图形方式初始化是通过函数initgraph来完成的，其功能是通过装入一个图形驱动程序来初始化图形系统，并将系统设置为图形方式。
《计算机图形学基础》实验指导书课程名称：计算机图形学基础英文名称：Computer Graphics课程性质：必修课程编号：适应专业：计算机科学与技术；软件工程学时学分：总学时48，实验学时102，总学分2编写人：王创存一、实验课程任务与要求1. 目的与任务：计算机图形学实验教学是为了将学生的计算机操作能力、分析能力、工程设计能力与应用实践结合起来，引导学生由浅入深地掌握计算机图形学理论与算法，掌握交互构图能力，具备工程应用的图形学基础。
本实验教学主要内容是要求学生用Visual Basic编程实现各种图形的绘制，强化学生的程序设计能力和程序调试能力，使学生巩固所学各种图形的生成算法的理论知识。
实践教学共包括十项内容。
2. 实验基本要求：（以软件设计为主要表现形式）上机前应准备好实验的程序设计算法描述与关键分析内容;准备好程序测试数据和设备操作步骤，上机调试、运行;完成每个实验后进行数据与程序对比分析，给出运行结果。
二、实验内容与学时安排实验一、图形输入/输出设备的操作使用及简单图形的输出（2学时）要求：（1）掌握图形设备的操作过程；测试图形设备的分辨率、性能；（2）图形软件包与外部设备的连接参数配置；（3）利用图形软件包绘制简单图形并在设备上输出；（4）设计菜单，实现人机交互方式控制图形设备进行简单操作实验二、编程环境及图形绘制基础练习（2学时）题目：绘制分形树基本要求：）数据输入项为：树干的起点坐标，树干长度，树枝倾斜角度，树枝层数，最短树枝;）结果直接输出在窗体中。
附加要求：（1）通过用户输入可改变线型（实线、虚线与点划线）。
（2）通过用户输入可改变线宽。
实验三、直线的绘制（2学时）题目：用逐点比较法或中点Bresenham法实现直线的绘制基本要求：）数据输入项为：直线的起点与终点坐标；）直线与圆输出在PictureBox控件中；）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。
实验四、圆的绘制（2学时）题目：用逐点比较法或中点Bresenham法实现圆的绘制基本要求：）数据输入项为：圆心坐标与半径；）直线与圆输出在PictureBox控件中；）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。
计算机图形学实验指导书
授课教师：臧辉
适用专业：计算机学院计算机科学技术
使用班级： 12软件工程
授课时间：2015春季
授课学时：40/30/10学时
使用教材：计算机图形学教程
王汝传编著
人民邮电出版社，2009年版
湖北理工学院计算机学院
实验教学进度表
实验一直线段的生成算法
一、实验目的及要求
1、掌握Bresenham算法的原理；
2、熟悉Bresenham算法的具体c语言实现；
3、掌握dda算法的原理；
4、熟悉dda算法的具体c语言实现。
二、实验学时
4学时
三、实验任务
1、Bresenham算法的c语言实现
2、DDA算法的c语言实现
四、实验重点、难点
对Bresenham算法的原理以及c语言程序的具体实现
(一)Bresenham算法的实现
#include <graphics.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
void Bresenham_line(int x0,int y0,int x1,int y1,int color) {
具体代码根据书上算法2.1.6改写
}
Void main()
{
int gdriver = DETECT, gmode, errorcode;
char msg[80];
initgraph(&gdriver, &gmode, "");//初始化图形和局部变量Bresenham_line(100,100,300,300,5);
Getch();
Closegraph();
}
(二)DDA算法的实现
#include <graphics.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
void DDAline(int x0,int y0,int x1,int y1,int color)
{
根据书上算法2.1-2改写 }
void main()
{
int gdriver = DETECT, gmode;
initgraph(&gdriver, &gmode, ""); DDAline(0,100,100,0,5); Closegraph();
Getch();
}
六、注意事项
应该根据算法原理来编写算法过程。
实验二自行车动画编程
一、实验目的及要求
1、掌握线段和圆等图形的实现原理；
2、掌握图形动画的实现方法。
二、实验学时
2学时
三、实验任务
自行车动画实现的c语言程序
四、实验重点、难点
理解线段和圆等图形并将其编写成程序
五、操作要点
算法的基本过程：
在图形模式下，图形存取有着重要的作用，这也是图形动画的基础。
图形存取的基本原理是：反屏幕上某个区域的信息存入一个缓冲区，然后在另一个区域把它的内容显示出来。
原理见课本71-73面。
具体算法设计可以参考72页的算法过程。
六、注意事项
能够应用原理进行程序编写。
#include"stdlib.h"
#include"graphics.h"
#include"conio.h"
#include"stdio.h"
void main()
{
void *w;
int driver=DETECT,mode=0,i,start,end,j;
initgraph(&driver,&mode," ");
cleardevice();
setbkcolor(13);
setcolor(CGA-LIGHTGREEN);
start=0;
end=180;
circle(387,290,37);
circle(525,290,37);
line(404,217,398,230);
line(436,217,429,230);
line(398,230,429,230);
line(413,230,387,290);
line(387,290,525,290);
line(408,243,484,243);
line(387,290,484,243);
line(484,243,525,290);
line(444,290,484,243);
line(444,290,446,279);
line(444,290,443,300);
line(438,277,444,278);
line(435,300,451,301);
line(484,243,487,233);
line(472,233,502,233); //自行车基本轮廓的绘制
w=malloc(imagesize(350,200,562,327));
getimage(350,200,562,327,w);
for(i=350,j=0;i>0;i--,j--)
{
setfillstyle(EMPTY_FILL,0);
pieslice(387+j,290,start,end,37);
pieslice(525+j,290,start,end,37);
start+=40;
end+=40;
delay(5); //处于运动状态的自行车车轮的轴线的绘制
putimage(i-1,200,w,COPY_PUT);
line(2,327,562,327);
delay(10); //自行车行驶动画的实现
}
for(i=0;i<10;i++)
{
pieslice(37,290,start,end,37);
pieslice(175,290,start,end,37);
start+=40;
end+=40;
} //处于静止状态的自行车车轮的轴线的绘制
getch();
restorecrtmode();
closegraph();
}
实验三多边形扫描线种子填充算法
一、实验目的与要求
1、掌握多边形扫描线种子填充算法的原理；
2、能够依据算法原理实现c语言代码。
2学时
三、实验任务
依据算法实现程序编写
四、实验重点、难点
理解算法原理并进行应用
五、操作要点
算法基本思想：
该算法的基本思想是将（x,y）点与边界值相比较。
检测该点的像素是否处在区域之内；同时与新值相比，以确定该点是否已被访问过。
多边形扫描线种子填充算法是种子填充算法的改进。
可以分为5步：
原理见课本124-126面。
具体算法设计可以参考162页习题15的算法过程。
六、注意事项
能够理解算法原理和程序大体框架
实验四OpenGL图形库的初步编程
一、实验目的与要求
1、了解基于OPENGL图形库的动画编程；
2、掌握基本的编程技巧；
2学时
三、实验任务
了解基于OPENGL图形库的动画编程并能进行简单编程；
四、实验重点、难点
OPENGL图形库的理解
五、操作要点
原理见课本270-273面。
六、注意事项
能够理解OPENGL图形库的动画编程并能进行简单编程。
