太原工业学院《计算机图形学》教学大纲
英文名称：Computer Graphics
总学时数：40学时,其中讲授32学时，上机8学时
先修课程：线性代数、计算方法、数据结构、面向对象程序设计语言、
开课学期：第五学期开课院系：计算机工程系
一、课程的性质与设置目的要求
计算机图形学是计算机科学与技术专业的专业选修课，它是研究怎样用计算机生成、处理和显示图形的学科。由于图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据（可视化）已经成为信息领域的一个重要发展趋势，设置本课程的目的就在于让学生了解和掌握图形学的基本概念、方法和技术，使学生掌握计算机图形处理系统的组成及工作原理，并具备一定的图形应用系统开发能力。
二、教学内容和学时分配
总学时： 40学时，其中讲授32学时，上机实验8学时
第一章：概论（2学时）
第二章： Visual C++ 6.0 绘图基础（2学时）
第三章：基本图形的扫描转换（4学时）
第四章：多边形填充（4学时）
第五章：二维变换和裁剪（4学时）
第六章：三维变换和投影（4学时）
第七章：自由曲线和曲面（4学时）
第八章：分形几何（2学时）
第九章：动态消隐（4学时）
第十章：真实感图形（2学时）
三、教学内容与要求
第一章概论
学习目的和要求：了解计算机图形学的有关概念以及计算机图形学的产生、发展及应用。课程内容：
第1节：计算机图形学应用领域
第2节：的概念
第3节：图形显示器的发展及其工作原理
考核要求：了解阴极射线管（CRT）的结构及工作原理；掌握像素、刷新、分辨率、位面等概念；掌握光栅扫描显示器的工作原理。
第二章 Visual C++ 6.0 绘图基础
学习目的和要求：MFC上机操作步骤、Visual C++6.0基本绘图函数。
课程内容：
第1节MFC上机操作步骤
第2节基本绘图函数
考核要求：掌握SetPixel函数、RGB函数、画笔和画刷函数，掌握VC++绘制图形的几种方法。
第三章基本图形的扫描转换
学习目的和要求：理解和掌握Bresenham算法绘制直线、圆和椭圆的基本原理和算法，并了解常见的图形反走样技术。
课程内容：
第1节直线生成算法
第2节圆与椭圆的生成算法
第3节反走样
考核要求：掌握生成直线和圆、椭圆的的的中点Bresenham算法、基于距离加权的反走样技术。
第四章多边形填充
学习目的和要求：理解并掌握多边形填充的常用算法。
课程内容：
第1节有效边表填充算法
第2节边缘填充算法
第3节区域填充算法
考核要求：掌握有效边表算法的有效边表和边表结构；了解边原缘填充、栅栏填充和区域填充算法；掌握区域的4连通和8连通的概念。
第五章二维变换和裁剪
学习目的和要求：掌握齐次坐标的概念，掌握二维图形基本几何变换矩阵（平移、比例、旋转、反射和错切），了解二维复合变换原理；掌握窗口和视区的概念，了解如何进行窗口至视区的坐标变换；掌握基本直线裁剪算法。
课程内容：
第一节图形几何变换基础
第二节二维图形基本几何变换矩阵
第三节二维复合变换
第四节二维图形裁剪
考核要求：二维图形基本几何变换矩阵、Cohen-Sutherland直线裁剪算法、直线中点分割
裁剪算法、梁友栋－Barsky直线裁剪算法。
第六章三维变换和投影
学习目的和要求：掌握三维基本几何变换矩阵；投影变换的原理和变换矩阵。
课程内容：
第1节三维基本几何变换矩阵
第2节三维复合变换
第3节投影变换
考核要求: 三维图形基本几何变换矩阵；了解三视图，斜等侧图变换矩阵；掌握透视变换矩
阵，了解灭点与主灭点的定义，怎样产生一点透视、两点透视与三点透视。
第七章自由曲线和曲面
学习目的和要求：了解常用的自由曲线和自由曲面的构造方法。
课程内容：
第1节基本概念
第2节Bezier曲线
第3节Bezier曲面
第4节B样条曲线
第5节B样条曲面
考核要求：掌握曲线曲面的表示形式、曲线曲面的连续性条件、拟合和逼近的基本概念；掌
握Bezier、B样条曲线的生成方法和性质；了解Bezier曲面和B样条曲面的定义及性质。第八章分形几何
学习目的和要求：了解分形和分维的概念，掌握分形基本病态曲线递归模型的算法。
课程内容：
第1节分形和分维
第2节递归模型
考核要求：了解分形的基本特征，分维的计算方法；掌握Cantor集，Koch曲线、Peano-Hilbert 曲线、Sierpinski垫片、地毯和海绵的递归算法。
第九章动态消隐
学习目的和要求：了解图形的数据结构，隐线算法和隐面算法。
课程内容：
第1节图形的数据结构
第2节隐线算法
第3节隐面算法
考核要求：了解线框模型、表面模型和实体模型的定义；掌握图凸多面体隐线算法和曲面体隐线算法、重点掌握深度缓冲算法和画家算法。
第十章真实感图形
学习目的和要求：了解常见的消隐算法和简单光照明模型，并了解绘制真实感图形的流程。课程内容：
第1节颜色模型
第2节材质设置和光照模型
第3节纹理映射
考核要求：RGB颜色模型、Gouraud明暗处理方法、材质的设置和环境光、漫反射光、镜面反射光的光照模型；掌握纹理的定义和映射方法。
四、上机内容与时数
本课程安排四个实验，实验时数为8小时，其中
实验一：基本图形生成算法
实验二：有效边表填充算法
实验三：立方体的透视变换
实验四：球的光照模型
五、有关说明与实施要求
考核方法：本课程采用开卷考试的方法
教材：《计算机图形学基础教程（Visual C++版）》，孔令德编著，清华大学出版社主要参考书：
1．《计算机图形学基础》，陈传波、陆枫编著，电子工业出版社
2．《计算机图形学》，孙家广等编著，清华大学出版社
计算机图形学第一次作业 计算机X班XXX 1XXX010XXX 1.你是否想用图形学的有关知识去解决一两个实际问题？你想解决的问题是什么？考虑如何解决？ 答：我希望可以解决的有设计汽车外壳和制作动画。 解决方法：（1）汽车外壳 使用3D MAX/AutoCAD软件进行设计。 （2）制作动画 利用动画制作软件（3D MAX）在计算机上制作动画 2.某彩色图形显示系统，CRT显示器的分辨率为1024×1024，它可以从2^17次方种颜色中选择出2^15次方来显示，其帧缓冲器的容量应该如何计算？查色表的长度和宽度应为多少？ 解：16b==2B 因为分辨率为1024x1024 所以1024*1024*2B=2MB 3.采用Bresenham画线算法，绘出起点（1，3），终点为（9，18）的直线段。 解： void DrawBresenhamline(int x0, int y0, int x1, int y1) { int dx = x1 - x0；//x偏移量 int dy = y1 - y0；//y偏移量 int ux = dx >0 ?1:-1;//x伸展方向 int uy = dx >0 ?1:-1;//y伸展方向 int dx2 = dx <<1;//x偏移量乘2 int dy2 = dy <<1;//y偏移量乘2 if(abs(dx)>abs(dy)) {//以x为增量方向计算 int e = -dx; //e = -0.5 * 2 * dx,把e 用2 * dx* e替换 int x = x0；//起点x坐标 int y = y0;//起点y坐标 for (x = x0; x < x1;x+=ux) { printf ("%d,%d\n",x, y); e=e + dy2;//来自2*e*dx= 2*e*dx + 2dy （原来是e = e + k） if (e > 0)//e是整数且大于0时表示要取右上的点（否则是右下的点） { y += uy; e= e - dx2;//2*e*dx = 2*e*dx - 2*dx (原来是e = e -1) } } } else {//以y为增量方向计算
实验一二维基本图元的生成与填充 实验目的 1.了解并掌握二维基本图元的生成算法与填充算法。 2.实现直线生成的DDA算法、中点算法和Bresenham算法。 3.实现圆和椭圆生成的DDA和中点算法, 对几种算法的优缺点有感性认识。 二.实验内容和要求 1.选择自己熟悉的任何编程语言, 建议使用VC++。 2.创建良好的用户界面,包括菜单,参数输入区域和图形显示区域。 3.实现生成直线的DDA算法、中点算法和Bresenham算法。 4.实现圆弧生成的中点算法。 5.实现多边形生成的常用算法, 如扫描线算法,边缘填充算法。 6.实现一般连通区域的基于扫描线的种子填充算法。 7.将生成算法以菜单或按钮形式集成到用户界面上。 8.直线与圆的坐标参数可以用鼠标或键盘输入。 6. 可以实现任何情形的直线和圆的生成。 实验报告 1．用户界面的设计思想和框图。 2．各种实现算法的算法思想。 3．算法验证例子。 4．上交源程序。 直线生成程序设计的步骤如下： 为编程实现上述算法，本程序利用最基本的绘制元素（如点、直线等），绘制图形。如图1-1所示，为程序运行主界面，通过选择菜单及下拉菜单的各功能项分别完成各种对应算法的图形绘制。 图1-1 基本图形生成的程序运行界面 2．创建工程名称为“基本图形的生成”单文档应用程序框架 （1）启动VC，选择“文件”|“新建”菜单命令，并在弹出的新建对话框中单击“工程”标签。 （2）选择MFC AppWizard(exe)，在“工程名称”编辑框中输入“基本图形的生成”作为工程名称，单击“确定”按钮，出现Step 1对话框。 （3）选择“单个文档”选项，单击“下一个”按钮，出现Step 2对话框。 （4）接受默认选项，单击“下一个”按钮，在出现的Step 3～Step 5对话框中，接受默认选项，单击“下一个”按钮。
第一章 1、试述计算机图形学研究的基本内容？ 答：见课本P5-6页的1.1.4节。 2、计算机图形学、图形处理与模式识别本质区别是什么？请各举一例说明。 答：计算机图形学是研究根据给定的描述，用计算机生成相应的图形、图像，且所生成的图形、图像可以显示屏幕上、硬拷贝输出或作为数据集存在计算机中的学科。计算机图形学研究的是从数据描述到图形生成的过程。例如计算机动画制作。 图形处理是利用计算机对原来存在物体的映像进行分析处理，然后再现图像。例如工业中的射线探伤。 模式识别是指计算机对图形信息进行识别和分析描述，是从图形（图像）到描述的表达过程。例如邮件分捡设备扫描信件上手写的邮政编码，并将编码用图像复原成数字。 3、计算机图形学与CAD、CAM技术关系如何？ 答：见课本P4-5页的1.1.3节。 4、举3个例子说明计算机图形学的应用。 答：①事务管理中的交互绘图 应用图形学最多的领域之一是绘制事务管理中的各种图形。通过从简明的形式呈现出数据的模型和趋势以增加对复杂现象的理解，并促使决策的制定。 ②地理信息系统 地理信息系统是建立在地理图形基础上的信息管理系统。利用计算机图形生成技术可以绘制地理的、地质的以及其它自然现象的高精度勘探、测量图形。 ③计算机动画 用图形学的方法产生动画片，其形象逼真、生动，轻而易举地解决了人工绘图时难以解决的问题，大大提高了工作效率。 5、计算机绘图有哪些特点？ 答：见课本P8页的1.3.1节。 6、计算机生成图形的方法有哪些？ 答：计算机生成图形的方法有两种：矢量法和描点法。 ①矢量法：在显示屏上先给定一系列坐标点，然后控制电子束在屏幕上按一定的顺序扫描，逐个“点亮”临近两点间的短矢量，从而得到一条近似的曲线。尽管显示器产生的只是一些短直线的线段，但当直线段很短时，连成的曲线看起来还是光滑的。 ②描点法：把显示屏幕分成有限个可发亮的离散点，每个离散点叫做一个像素，屏幕上由像素点组成的阵列称为光栅，曲线的绘制过程就是将该曲线在光栅上经过的那些像素点串接起来，使它们发亮，所显示的每一曲线都是由一定大小的像素点组成的。当像素点具有多种颜色或多种灰度等级时，就可以显示彩色图形或具有不同灰度的图形。 7、当前计算机图形学研究的课题有哪些？ 答：见课本P10-11页的1.4节。
《计算机图形学》实验报告姓名：郭子玉 学号：2012211632 班级：计算机12-2班 实验地点：逸夫楼507 实验时间：15.04.10 15.04.17
实验一 1 实验目的和要求 理解直线生成的原理；掌握典型直线生成算法；掌握步处理、分析实验数据的能力； 编程实现DDA 算法、Bresenham 中点算法；对于给定起点和终点的直线，分别调用DDA 算法和Bresenham 中点算法进行批量绘制，并记录两种算法的绘制时间；利用excel 等数据分析软件，将试验结果编制成表格，并绘制折线图比较两种算法的性能。 2 实验环境和工具 开发环境：Visual C++ 6.0 实验平台：Experiment_Frame_One （自制平台） 3 实验结果 3.1 程序流程图 （1）DDA 算法 是 否 否 是 是 开始 计算k ，b K<=1 x=x+1;y=y+k; 绘点 x<=X1 y<=Y1 绘点 y=y+1;x=x+1/k; 结束
（2）Mid_Bresenham 算法 是 否 否 是 是 是 否 是 否 开始 计算dx,dy dx>dy D=dx-2*dy 绘点 D<0 y=y+1；D = D + 2*dx - 2*dy; x=x+1; D = D - 2*dy; x=x+1; x 3.2程序代码 //-------------------------算法实现------------------------------// //绘制像素的函数DrawPixel(x, y); (1)DDA算法 void CExperiment_Frame_OneView::DDA(int X0, int Y0, int X1, int Y1) { //----------请实现DDA算法------------// float k, b; float d; k = float(Y1 - Y0)/float(X1 - X0); b = float(X1*Y0 - X0*Y1)/float(X1 - X0); if(fabs(k)<= 1) { if(X0 > X1) { int temp = X0; X0 = X1; X1 = temp; } 计算机图形学作业I 一．判断题 1．齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点；（×） 2．若要对某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点，在新的坐标系下做比例或旋转变换，然后在将原点平移回去；（√） 3. 相似变换是刚体变换加上等比缩放变换；（√） 4. 保距变换是刚体变换加上镜面反射；（√） 5. 射影变换保持直线性，但不保持平行性。（√） 二、填空题 1.透视投影的视见体为截头四棱锥形状；平行投影的视见体为长方体形状。 2.字符的图形表示可以分为矢量表示和点阵表示两种形式。 3.仿射变换保持直线的平行性 4.刚体变换保持长度 5.保角变换保持向量的角度 三、单项选择题 1. 分辨率为1024×1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存？（ D） A. 512KB； B. 1MB； C. 2MB； D. 3MB ; 2. 在透视投影中，主灭点的最多个数是（ C ） A 1; B 2; C 3; D 4 3. 以下关于图形变换的论述不正确的是（ B ） A. 平移变换不改变图形大小和形状，只改变图形位置； B. 拓扑关系不变的几何变换不改变图形的连接关系和平行关系； C.旋转变换后各图形部分间的线性关系和角度关系不变，变换后直线的长度不变 D.错切变换虽然可引起图形角度的改变，但不会发生图形畸变； 4. 使用下列二维图形变换矩阵：将产生变换的结果为（ D ） A. 图形放大2倍； B. 图形放大2倍，同时沿X、Y1个绘图单位； C.沿X坐标轴方向各移动2个绘图单位； D.沿X坐标轴方向放大2倍，同时沿X、Y坐标轴方向各平移1个绘图单位。 5. 下列有关投影的叙述语句中，正确的论述为（B ） A. 透视投影具有近小远大的特点； B. 平行投影的投影中心到投影面距离是无限的； C. 透视投影变换中，一组平行于投影面的线的投影产生一个灭点； T = 计算机图形学实验 肖加清 实验一图形学实验基础 一、实验目的 （1）掌握VC++绘图的一般步骤； （2）掌握OpenGL软件包的安装方法； （3）掌握OpenGL绘图的一般步骤； （4）掌握OpenGL的主要功能与基本语法。 二、实验内容 1、VC++绘图实验 （1）实验内容：以下是绘制金刚石图案。已给出VC++参考程序，但里面有部分错误，请改正，实现以下图案。 N=3 N=4 N=5 N=10 N=30 N=50 (2)参考程序 //自定义的一个类 //此代码可以放在视图类的实现文件(.cpp) 里class CP2 { public: CP2(); virtual ~CP2(); CP2(double,double); double x; double y; }; CP2::CP2() { this->x=0.0; this->y=0.0; } CP2::~CP2() { } CP2::CP2(double x0,double y0) { this->x=x0; this->y=y0; } //视图类的一个成员函数，这个成员函数可以放在OnDraw函数里调用。 //在视图类的头文件（.h）里定义此函数 void Diamond(); //在视图类的实现文件（.cpp）里实现此函数 void CTestView::Diamond() { CP2 *P; int N; double R; R=300; N=10; P=new CP2[N]; CClientDC dc(this); CRect Rect; GetClientRect(&Rect); double theta; theta=2*PI/N; for(int i=0;i 中南大学信息科学与工程学院 实验报告实验名称 实验地点科技楼四楼 实验日期2014年6月 指导教师 学生班级 学生姓名 学生学号 提交日期2014年6月 实验一Window图形编程基础 一、实验类型：验证型实验 二、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； 三、实验内容 创建基于MFC的Single Document应用程序（Win32应用程序也可，同学们可根据自己的喜好决定），程序可以实现以下要求： 1、用户可以通过菜单选择绘图颜色； 2、用户点击菜单选择绘图形状时，能在视图中绘制指定形状的图形； 四、实验要求与指导 1、建立名为“颜色”的菜单，该菜单下有四个菜单项：红、绿、蓝、黄。用户通过点击不同的菜单项，可以选择不同的颜色进行绘图。 2、建立名为“绘图”的菜单，该菜单下有三个菜单项：直线、曲线、矩形 其中“曲线”项有级联菜单，包括：圆、椭圆。 3、用户通过点击“绘图”中不同的菜单项，弹出对话框，让用户输入绘图位置，在指定位置进行绘图。 五、实验结果： 六、实验主要代码 1、画直线：CClientDC *m_pDC;再在OnDraw函数里给变量初始化m_pDC=new CClientDC(this); 在OnDraw函数中添加： m_pDC=new CClientDC(this); m_pDC->MoveTo(10,10); m_pDC->LineTo(100,100); m_pDC->SetPixel(100,200,RGB(0,0,0)); m_pDC->TextOut(100,100); 2、画圆： void CMyCG::LineDDA2(int xa, int ya, int xb, int yb, CDC *pDC) { int dx = xb - xa; int dy = yb - ya; int Steps, k; float xIncrement,yIncrement; float x = xa,y= ya; if(abs(dx)>abs(dy)) 计算机图形学作业 I 一．判断题 1．齐次坐标提供了坐标系变换的有效方法，但仍然无法表示无穷远的点；（×） 2．若要对某点进行比例、旋转变换，首先需要将坐标原点平移至该点，在新的坐标系下做比例或旋转变换，然后在将原点平移回去；（√） 3. 相似变换是刚体变换加上等比缩放变换；（√） 4. 保距变换是刚体变换加上镜面反射；（√） 5. 射影变换保持直线性，但不保持平行性。（√） 二、填空题 1.透视投影的视见体为截头四棱锥形状；平行投影的视见体为长方体形状。 2.字符的图形表示可以分为矢量表示和点阵表示两种形式。 3.仿射变换保持直线的平行性 4.刚体变换保持长度 5.保角变换保持向量的角度 三、单项选择题 1. 分辨率为1024×1024的显示器各需要多少字节位平面数为24的帧缓存？（ D） A. 512KB； B. 1MB； C. 2MB； D. 3MB ; 2. 在透视投影中，主灭点的最多个数是（ C ） A 1; B 2; C 3; D 4 3. 以下关于图形变换的论述不正确的是（ B ） A. 平移变换不改变图形大小和形状，只改变图形位置； B. 拓扑关系不变的几何变换不改变图形的连接关系和平行关系； C.旋转变换后各图形部分间的线性关系和角度关系不变，变换后直线的长度不变 D.错切变换虽然可引起图形角度的改变，但不会发生图形畸变； 4. 使用下列二维图形变换矩阵：将产生变换的结果为（ D ） A. 图形放大2倍； B. 图形放大2倍，同时沿X、Y1个绘图单位； C.沿X坐标轴方向各移动2个绘图单位； D.沿X坐标轴方向放大2倍，同时沿X、Y坐标轴方向各平移1个绘图单位。 5. 下列有关投影的叙述语句中，正确的论述为（B ） A. 透视投影具有近小远大的特点； B. 平行投影的投影中心到投影面距离是无限的； C. 透视投影变换中，一组平行于投影面的线的投影产生一个灭点； T = 精编资料 了解图形学与图像处理的发展,应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果;理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等;... 图形,图像 计算机图形学与图像处理教案 学时：36，其中讲授26学时，上机10学时。 适用专业：信计专业与数学专业。 先修课程：高等数学、线性代数、数据结构、VC++或者C# 一、课程的性质、教育目标及任务： 计算机图形学与图像处理实际上是两门课程的一个综合。这是一门研究图形学与图像处理的基本理论、方法及其在智能化检测中应用的学科，是计算机科学与技术等电子信息类本科专业的专业课。 本课程侧重于对图形学的基本图元的基本生成，以及图像处理中对图像在空间域与频率域的基本处理算法的研究。并对图形学与图像处理基本理论和实际应用进行系统介绍。目的是使学生系统掌握图形学与图像处理的基本概念、原理和实现方法，学习图形学与图像处理分析的基本理论、典型方法和实用技术，具备解决智能化检测与控制中应用问题的初步能力，为在计算机视觉、模式识别等领域从事研究与开发打下扎实的基础。 二、教学内容基本要求： 1．了解图形学与图像处理的发展、应用以及当前国际国内研究的热点和重要成果； 2．理解图形学与图像处理对图元以及图像的分析与理解的以及二维与三维形状重建等； 3．掌握图形学与图像处理中最基本、最广泛应用的概念、原理、理论和算法以及基本技术和方法； 4．能够运用一门高级语言编写简单的图形学与图像处理软件，实现各种图形学与图像处理的算法。 三、主要教学内容： 学习图形学的基本概念，了解光栅显示系统的原理；掌握基本图元的生成算法：直线的生成算法、曲线的生成算法、多边形的生成算法；掌握区域填充、线段剪裁以及多边形的剪裁；掌握图元的几何变换、以及投影的基本理论。 了解图像的概念；图像数字化的基本原理：取样、量化、数字图像的表示；线性系统理论在图像变换，滤波中的应用：线性系统理论、离散图像变换、小波变换；图像编码压缩、增强，以及复原的基本方法：无失真压缩、有失真压缩、变换编码、压缩标准、图像滤波原理、复原滤波器、直方图运算、点运算；图像识别的基本原理和方法：图像分割、图像分析、图像分类； 四、学时安排 总课时72学时，图形学36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机；图像处理36学时，其中包括26个学时讲授，10个学时上机； 五、参考书目： (1), 目录 实验一直线的DDA算法 一、【实验目的】 1.掌握DDA算法的基本原理。 2.掌握DDA直线扫描转换算法。 3.深入了解直线扫描转换的编程思想。 二、【实验内容】 1.利用DDA的算法原理，编程实现对直线的扫描转换。 2.加强对DDA算法的理解和掌握。 三、【测试数据及其结果】 四、【实验源代码】 #include #include 计算机图形学作业题 1. 计算机中由图形的形状参数(方程或分析表达式的系数，线段的端点坐标等)加属性参数(颜色、线型等)来表示图形称图形的参数表示；枚举出图形中所有的点称图形的点阵表示，简称为图像（数字图像） 2. 什么是计算机图形学？计算机图形学有哪些研究内容? 3. 计算机图形学有哪些应用领域? 4. 计算机图形学有哪些相关学科分支？它们的相互关系是怎样的? 5. 图形系统的软件系统由哪些软件组成？举例说明。 6. 了解计算机图形系统的硬件。 7. 什么是显示器的分辨率、纵横比、刷新率？ 8. 什么是像素、分辨率、颜色数？分辨率、颜色数与显存的关系？ 分辨率M ?N 、颜色个数K 与显存大小V 的关系： 例：分辨率为1024像素/行?768行/ 帧，每像素24位（bit ）颜色（224种颜色）的显示器，所需的显存为：1024?768?24位（bit ）=1024?768?24/8=2359296字节（byte ）。或：每像素16777216种颜色（24位真彩色），1024?768的分辨率，所需显存为：1024?768?log 216777216位显存=2359296字节显存。 9. 什么是图元的生成？分别列举两种直线和圆扫描转换算法。 10. OpenGL 由核心库GL(Graphics Library)和实用函数库GLU(Graphics Library Utilities)两个库组成。 11. 区域填充算法要求区域是连通的，因为只有在连通区域中，才可能将种子点的颜色扩展到区域内的其它点。 区域可分为 向连通区域和 向连通区域。区域填充算法有 填充算法和 填充算法。 12. 字符生成有哪两种方式？ 点阵式（bitmap fonts 点阵字——raster 光栅方法）：采用逐位映射的方式得到字符的点阵和编码——字模位点阵。 笔画式（outline fonts 笔画字——stroke 方法）：将字符笔画分解为线段，以线段端点坐标为字符字模的编码。 13. 图形信息包含图形的 和 。 14. 什么是图形变换？图形变换只改变图形的 不改变图形的 。图形变换包括 和 （ ）。 15. 熟练掌握二维图形的齐次坐标表示、平移、比例、旋转、对称变换以及复合变换的方法和原则。 16. 图形的几何变换包括 、 、 、 、 ；图形连续作一次以上的几何变换称 变换。 17. 试写出图示多边形绕点A(xo,yo)旋转的变换矩阵。要求写出求解过程及结果。 18. 试写出针对固定参考点、任意方向的比例变换矩阵。 19. 试写出对任意直线y=mx+b 的对称变换矩阵。 20. 什么是窗口？什么是视区？什么是观察变换？ 21. 简述二维观察变换的流程。 22. 试述窗口到视区的变换步骤，并推出变换矩阵。 ??—（位） —K N M V 2log ??≥ 计算机科学与通信工程学院 实验报告 课程计算机图形学 实验题目二维图形变换 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 日期 成绩评定表 二维图形变换 1. 实验内容 完成对北极星图案的缩放、平移、旋转、对称等二维变换。 提示：首先要建好图示的北极星图案的数据模型（顶点表、边表）。另外，可重复调用“清屏”和“暂停”等函数，使整个变换过程具有动态效果。 2. 实验环境 软硬件运行环境：Windows XP 开发工具：visual studio 2008 3. 问题分析 4. 算法设计 程序框架： //DiamondView.h class CDiamondView : public CView { …… public: //参数输入和提示对话框 void Polaris();//北极星 …… }; //DiamondView.cpp void CDiamondView::OnMenuDiamond() { IsCutting = FALSE; if(dlgDiamond.DoModal()==IDOK) DrawDiamond(dlgDiamond.m_nVertex,dlgDiamond. m_nRadius,100);//调用绘制金刚石的函数 } //北极星 void CDiamondView::Polaris() {......} 5. 源代码 //北极星 void hzbjx(CDC* pDC,long x[18],long y[18]) { CPen newPen1,*oldPen; newPen1.CreatePen(PS_SOLID,2,RGB(255,0,0)); oldPen = pDC->SelectObject(&newPen1); POINT vertex1[11]={{x[1],y[1]},{x[2],y[2]},{x[3],y[3]},{x[4],y[4]},{x[5],y[5]},{x[3],y[3]},{x[1],y[1]}, {x[6],y[6]},{x[3],y[3]},{x[7],y[7]},{x[5],y[5]}}; pDC->Polyline(vertex1, 11); newPen1.DeleteObject(); newPen1.CreatePen(PS_SOLID, 2, RGB(0,255,0)); oldPen = pDC->SelectObject(&newPen1); POINT vertex2[5]={{x[6],y[6]},{x[8],y[8]},{x[9],y[9]},{x[3],y[3]},{x[8],y[8]}}; pDC->Polyline(vertex2, 5); POINT vertex3[5]={{x[4],y[4]},{x[10],y[10]},{x[11],y[11]},{x[3],y[3]},{x[10],y[10]}}; pDC->Polyline(vertex3, 5); 1、已知一直线段起点（0，0），终点（8，6），利用Bresenham算法生成此直线段，写出 生成过程中坐标点及决策变量d的变化情况，并在二维坐标系中，标出直线上各点。 2、试用中点画圆算法原理推导第一象限中y=0到x=y半径为R的圆弧段的扫描转换算法。（要求写清原理、误差函数和递推公式，并进行优化） 3、如下图所示多边形，若采用扫描线算法进行填充，试写出该多边形的ET表和当扫描线Y=3时的有效边表（AET表）。 4、试按左下右上顺序用四向算法，分析当S1为种子时，下图区域的填充过程。 5、将下图中的多边形ABCD先关于点C(3,4)整体放大2倍，再绕点D（5，3）顺时针旋转90 ，试推导其变换矩阵、计算变换后的图形各顶点的坐标，并画出变换后的图形。 6、已知三角形ABC 各顶点的坐标A(3,2)、B(5,5)、C(4,5)，相对直线P 1P 2(线段的坐标分别为：P 1 (-3,-2) 、P 2 (8,3) )做对称变换后到达A ’、B ’、C ’。 试计算A ’、B ’、C ’的坐标值。（要求用齐次坐标进行变换，列出变换矩阵，列出计算式子，不要求计算结果） 7、试作出下图中三维形体ABCDE 的三视图。要求写清变换过程，并画出生成的三视图。 x 8、试采用Sutherland –Cohen 裁剪算法，叙述裁剪如下图所示的直线AB 和CD 的步骤: ① 写出端点A 、B 、C 、D 的编码； ② 写出裁剪原理和直线AB 、CD 的裁剪过程。 A B C D 9 、用梁友栋算法裁减如下图线段AB ，A 、B 点的坐标分别为（3,3）、(-2,-1) 裁剪窗口为wxl=0，wxr=2，wyb=0，wyt=2。 《计算机图形学》课程教学大纲一、课程基本信息 课程代码：110053 课程名称：计算机图形学 英文名称：Computer Graphics 课程类别：专业课 学时：72 学分： 适用对象：信息与计算科学专业本科生 考核方式：考试（平时成绩占总成绩的30%） 先修课程：高级语言程序设计、数据结构、高等代数 二、课程简介 中文简介： 计算机图形学是研究计算机生成、处理和显示图形的学科。它的重要性体现在人们越来越强烈地需要和谐的人机交互环境：图形用户界面已经成为一个软件的重要组成部分，以图形的方式来表示抽象的概念或数据已经成为信息领域的一个重要发展趋势。通过本课程的学习，使学生掌握计算机图形学的基本原理和基本方法，理解图形绘制的基本算法，学会初步图形程序设计。 英文简介： Computer Graphics is the subject which concerned with how computer builds， processes and shows graphics. Its importance has been shown in people’s more and more intensively need for harmony human-machine interface. Graphics user interface has become an important part of software. It is a significant trend to show abstract conception or data in graphics way. Through the learning of this course, students could master Computer Graphics’basic theories and methods，understand graphics basic algorithms and learn how to design basic graphics program. 三、课程性质与教学目的 《计算机图形学》是信息与计算科学专业的一门主要专业课。通过本课程的学习，使学生掌握基本的二、三维的图形的计算机绘制方法，理解光栅图形生成基本算法、几何造型技术、真实感图形生成、图形标准与图形变换等概念和知识。学会图形程序设计的基本方法，为图形算法的设计、图形软件的开发打下基础。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)目的与要求 1.掌握计算机图形学的基本概念； 2.了解计算机图形学的发展、应用； 3.掌握图形系统的组成。 实验1 直线的绘制 实验目的 1、通过实验，进一步理解和掌握DDA和Bresenham算法； 2、掌握以上算法生成直线段的基本过程； 3、通过编程，会在TC环境下完成用DDA或中点算法实现直线段的绘制。实验环境 计算机、Turbo C或其他C语言程序设计环境 实验学时 2学时，必做实验。 实验内容 用DDA算法或Besenham算法实现斜率k在0和1之间的直线段的绘制。 实验步骤 1、算法、原理清晰，有详细的设计步骤； 2、依据算法、步骤或程序流程图，用C语言编写源程序； 3、编辑源程序并进行调试； 4、进行运行测试，并结合情况进行调整； 5、对运行结果进行保存与分析； 6、把源程序以文件的形式提交； 7、按格式书写实验报告。 实验代码：DDA： # include void DDALine(int x0,int y0,int x1,int y1,int color) { int dx,dy,epsl,k; float x,y,xIncre,yIncre; dx=x1-x0; dy=y1-y0; x=x0; y=y0; if(abs(dx)>abs(dy)) epsl=abs(dx); else epsl=abs(dy); xIncre=(float)dx/(float)epsl; yIncre=(float)dy/(float)epsl; for(k=0;k<=epsl;k++) { putpixel((int)(x+0.5),(int)(y+0.5),4); x+=xIncre; y+=yIncre; } } main(){ int gdriver ,gmode ; 习题参考答案 6.1交互式绘图系统基本的交互任务有哪些？ 答：1定位，2笔画，3定值，4选择，5拾取，6字符串，7三维交互。 6.2编写程序实现橡皮筋技术画直线和圆。 答：思想：首先将绘图模式设定为异或。 画直线时，点击鼠标左键，光标所在位置即为直线的起点，用鼠标牵引光标移动，当前光标所在位置即认为是直线的终点。光标从原位置移动到新位置时，首先在起点与原位置之间画一条直线，因为是异或模式，原有直线变为不可见，然后再在起点与新位置之间画一条直线，作为当前直线。 画圆时，点击鼠标左键，光标所在位置即为圆的圆心，用鼠标牵引光标移动，当前光标所在位置与圆心的距离即被认为是圆的半径。当鼠标牵引光标从原位置移动到新位置时，首先在以圆心与原位置的距离为半径画圆，因为是异或模式，原有的圆变为不可见，然后再以圆点与新位置的距离为半径画圆，作为当前圆。 6.3引力场是人机交互中的常见的辅助技术，它能给用户带来什么便利？设计人员在 设计引力场的时候需要注意什么问题？ 答：用户用光标进行选图操作时，引力场的使用可使光标较容易地定位在选择区域小的图形上。设计人员在设计引力场时，引力场的大小要适中，外形应与其所含图形的外形一致。 6.4图形模式和图像模式下，拖拽的处理方法有什么不同？ 答：图形模式下的拖拽是在异或的绘图模式下进行的。首先在原位置再次绘制要拖拽图形，由于自身异或的结果为空，原位置处的图形变为不可见，然后在新位置处绘制图形，实现了图形的拖拽。而图像模式下的拖拽，则是进行了图像的整体移动，即首先在要经过位置处按拖动图像大小保存原有屏幕图像，然后将拖动的图像整体移动到该位置，当图像离开该位置而移动到下一个新位置时，再恢复该位置保存的屏幕图像。图形模式不需要保存屏幕图像，只需在原位置重绘图形。 图像模式需要保存图像经过处的屏幕图像，并在移开后重新显示保存的屏幕图像。 6.5请叙述三种输入控制模式的流程。 答：请求模式下，用户在接收到应用程序请求后才输入数据；应用程序等待用户输入数据，输入结束，才进行处理。程序与输入串行运行。 样本模式下，应用程序与输入设备将各自独立运行，信息的输入和程序中的输入命令无关。设置为取样模式的设备将源源不断地把信息送入数据缓存区，取代原有数据，而不必等待应用程序的输入语句。当应用程序执行到输入指令时，就会把相应物理设备当前的输入值作为取样值加以处理。 事件模式下，输入过程和应用程序并发运作。所有输入数据（或事件）都被存放在一个事件队列中，该队列以事件发生的时间排序。用户在输入设备上完成 计算机图形学 实验报告 姓名：谢云飞 学号：20112497 班级：计算机科学与技术11-2班实验地点：逸夫楼507 实验时间：2014.03 实验1直线的生成 1实验目的和要求 理解直线生成的原理；掌握典型直线生成算法；掌握步处理、分析 实验数据的能力； 编程实现DDA算法、Bresenham中点算法；对于给定起点和终点的 直线，分别调用DDA算法和Bresenham中点算法进行批量绘制，并记 录两种算法的绘制时间；利用excel等数据分析软件，将试验结果编 制成表格，并绘制折线图比较两种算法的性能。 2实验环境和工具 开发环境：Visual C++ 6.0 实验平台：Experiment_Frame_One（自制平台）。 本实验提供名为 Experiment_Frame_One的平台，该平台提供基本 绘制、设置、输入功能，学生在此基础上实现DDA算法和Mid_Bresenham 算法，并进行分析。 ?平台界面：如错误！未找到引用源。所示 ?设置：通过view->setting菜单进入，如错误！未找到引 用源。所示 ?输入：通过view->input…菜单进入.如错误！未找到引用 源。所示 ?实现算法： ◆DDA算法：void CExperiment_Frame_OneView::DDA(int X0, int Y0, int X1, int Y1) Mid_Bresenham法：void CExperiment_Frame_OneView::Mid_Bresenham(int X0, int Y0, int X1, int Y1) 3实验结果 3.1程序流程图 1）DDA算法流程图：开始 定义两点坐标差dx，dy，以及epsl，计数k=0，描绘点坐标x,y，x增 量xIncre，y增量yIncre ↓ 输入两点坐标x1,y1,x0,y0 ↓ dx=x1-x0,dy=y1-y0; ＿＿＿＿＿＿＿＿＿↓＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ↓↓ 若|dx|>|dy| 反之 epsl=|dx| epsl=|dy| ↓＿＿＿＿＿＿＿＿...＿＿＿＿＿＿＿＿↓ ↓ xIncre=dx/epsl; yIncre=dy/epsl ↓ 填充(强制整形)(x+0.5,y+0.5); ↓←←←← 横坐标x+xIncre; 纵坐标y+yIncre; ↓↑ 若k<=epsl →→→k++ ↓ 结束 2）Mid_Bresenham算法流程图开始 ↓ 定义整形dx,dy,判断值d,以及UpIncre,DownIncre,填充点x,y ↓ 输入x0,y0,x1,y1 ＿＿＿＿＿＿↓＿＿＿＿＿＿ ↓↓ 若x0>x1 反之 x=x1;x1=x0;x0=x; x=x0; 奥鹏17春16秋西交《计算机图形学》在线作业 一、单选（共30 道，共60 分。） 1. 在三维造型中，不可以使用垂直扫掠造型方法构造的有( )。 A. 园柱 B. 长方体 C. 三棱锥 D. 正十二面体 标准解： 2. 在直线段的参数方程表示方法中，参数t的取值范围为( )。 A. 【0,1】 B. 【0，∞】 C. 【-1,1】 D. 【-1,0】 标准解： 3. 如果希望在CorelDRAW中创建的多个页面具有相同的图形元素，可以执行下面的哪一项操作( ) A. 先创建多个页面，然后分别在各个页面中绘制相同的图形元素 B. 创建一个页面并在此页面绘制需要的图形元素，然后再将此页面复制多个 C. 选择“Layout-Page Setup”命令，在弹出的对话框中进行设置 D. 在Master Page中创建一个图层，在此图层中绘制希望出现在各个页面中的图形元素，则此各个页面将具有相同的图形元素 标准解： 4. 下列有关平面几何投影的叙述，错误的是( )。 A. 透视投影又可分为一点透视、二点透视、三点透视 B. 斜投影又可分为等轴测、斜二测 C. 正轴测又可分为等轴测、正二测、正三测 D. 正视图又可分为主视图、侧视图、俯视图 标准解： 5. 要快速以递增的方式增大字体大小，可以利用“文本”工具选择特定的字符后，执行以下哪步操作( ) A. 按CTRL + "+"键 B. 双击“缩放”工具 C. 按CTRL + 数字小键盘上的"8" D. 按CTRL + 数字小键盘上的"2" 标准解： 6. 有M个控制顶点Pi（i=1，…k）所决定的n次B样曲线，由（）段n次B样曲线段光滑连接而成。计算机图形学作业-Display-答案分析
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