几何图形变换实验_计算机专业_OpenGL实验_Exp

计算机图形学实验报告

计算机图形学

实验报告

学号：

姓名：

班级：计算机 2班

指导老师：何太军

2010.6.19

实验一、Windows 图形程序设计基础

1、实验目的

1）学习理解Win32 应用程序设计的基本知识（SDK 编程）；

2）掌握Win32 应用程序的基本结构（消息循环与消息处理等）； 3）学习使用VC++编写Win32 Application 的方法。

4）学习MFC 类库的概念与结构；

5）学习使用VC++编写Win32 应用的方法（单文档、多文档、对话框）；

6）学习使用MFC 的图形编程。

2、实验内容

1）使用WindowsAPI 编写一个简单的Win32 程序，调用绘图API 函数绘制若干图形。（可选任务）

2 ）使用MFC AppWizard 建立一个SDI 程序，窗口内显示"Hello,This

is my first SDI Application"。（必选任务）

3）利用MFC AppWizard(exe)建立一个SDI 程序，在文档视口内绘制基本图形（直线、圆、椭圆、矩形、多边形、曲线、圆弧、椭圆弧、填充、文字等），练习图形属性的编程（修改线型、线宽、颜色、填充样式、文字样式等）。定义图形数据结构Point\Line\Circle 等保存一些简单图形数据（在文档类中），并在视图类OnDraw 中绘制。

3、实验过程

1）使用MFC AppWizard(exe)建立一个SDI 程序,选择单文档；

2）在View类的OnDraw（）函数中添加图形绘制代码，说出字符串“Hello,This

is my first SDI Application”，另外实现各种颜色、各种边框的线、圆、方形、多边形以及圆弧的绘制；

实验3OpenGL几何变换

实验3OpenGL⼏何变换

1．实验⽬的：

理解掌握⼀个OpenGL程序平移、旋转、缩放变换的⽅法。

2．实验内容：

（1）阅读实验原理，运⾏⽰范实验代码，掌握OpenGL程序平移、旋转、缩放变换的⽅法；

（2）根据⽰范代码，尝试完成实验作业；

3．实验原理：

（1）OpenGL下的⼏何变换

在OpenGL的核⼼库中，每⼀种⼏何变换都有⼀个独⽴的函数，所有变换都在三维空间中定义。

平移矩阵构造函数为glTranslate<f,d>(tx, ty, tz)，作⽤是把当前矩阵和⼀个表⽰移动物体的矩阵相乘。tx, ty，tz指定这个移动物体的矩阵，它们可以是任意的实数值，后缀为f（单精度浮点float）或d（双精度浮点double），对于⼆维应⽤来说，tz=0.0。

旋转矩阵构造函数为glRotate<f,d>(theta, vx, vy, vz)，作⽤是把当前矩阵和⼀个表⽰旋转物体的矩阵相乘。theta, vx, vy, vz指定这个旋转物体的矩阵，物体将绕着(0,0,0)到(x,y,z)的直线以逆时针旋转，参数theta表⽰旋转的⾓度。向量v=(vx, vy，vz)的分量可以是任意的实数值，该向量⽤于定义通过坐标原点的旋转轴的⽅向，后缀为f（单精度浮点float）或d（双精度浮点double），对于⼆维旋转来

说，vx=0.0，vy=0.0，vz=1.0。

缩放矩阵构造函数为glScale<f,d>(sx, sy, sz)，作⽤是把当前矩阵和⼀个表⽰缩放物体的矩阵相乘。sx, sy，sz指定这个缩放物体的矩阵，分别表⽰在x,y,z⽅向上的缩放⽐例，它们可以是任意的实数值，当缩放参数为负值时，该函数为反射矩阵，缩放相对于原点进⾏，后缀为f（单精度浮点float）或d（双精度浮点double）。

OpenGL实验指导

计算机图形学

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: 限选

编写人: 孔繁茹

2010年9月1日

计算机学院

阅读说明

● 未加标注的为参考实验 ● 标有☆的为必做实验 ● 标有★的为选做实验

实验要求

● 每个小组 ≤ 4人，需要完成以下任务

⏹ 所有必做实验 (40%) 8 * 5分 ⏹ 2项选做实验 (20%) 2 * 10分 ⏹ 1项综合实验 (40%) 1 * 40分

Part 1 预备知识

实验1.1 环境设置

[参考程序] demo.c 图 1.1.1 一、实验目的

熟悉VC 编程环境, 配置OpenGL 图形环境二、实验内容

1．OpenGL 环境设置

将OpenGL 所需函数库和头文件复制到指定目录.

也可以通过批处理文件的方式, 将下面四行存入一文本文件, 改名为set.bat , 然后双击

set.bat 运行. copy glut.h "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\Include\GL" copy glut32.lib "C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\Lib" copy glut32.dll "C:\WINDOWS\system32" pause

注意: 如果VC 安装在D 盘或其他盘, 应修改相应路径 2．编译运行demo.c, 查看环境是否配置成功

Part 2 OpenGL 编程基础

图 1.1.1

实验2.1 OpenGL 编程基础

计算机图形学实验报告

在计算机图形学课程中，实验是不可或缺的一部分。通过实验，我们可以更好地理解课程中所学的知识，并且在实践中掌握这些

知识。在本次实验中，我学习了如何使用OpenGL绘制三维图形，并了解了一些基本的图形变换和视图变换。

首先，我们需要通过OpenGL的基本命令来绘制基本图形，例

如线段、矩形、圆等。这些基本的绘制命令需要首先设置OpenGL 的状态，例如绘制颜色、线段宽度等，才能正确地绘制出所需的

图形。

然后，在实验中我们学习了图形的变换。变换是指通过一定的

规则将图形的形状、位置、大小等进行改变。我们可以通过平移、旋转、缩放等变换来改变图形。变换需要按照一定的顺序进行，

例如先进行旋转再进行平移等。在OpenGL中，我们可以通过设

置变换矩阵来完成图形的变换。变换矩阵包含了平移、旋转、缩

放等信息，通过矩阵乘法可以完成图形的复合变换。

最后，视图变换是指将三维场景中的图形投影到二维平面上，

成为我们所见到的图形。在实验中，我们学习了透视投影和正交

投影两种方式。透视投影是指将场景中的图形按照视点不同而产

生不同的远近缩放，使得图形呈现出三维感。而正交投影则是简单地将场景中的图形按照平行投影的方式呈现在屏幕上。在OpenGL中，我们可以通过设置视图矩阵和投影矩阵来完成视图变换。

通过本次实验，我对于计算机图形学有了更深入的了解，并掌握了一些基本的图形绘制和变换知识。在今后的学习中，我将继续学习更高级的图形绘制技术，并应用于实际的项目中。

直线段的扫描转换_计算机专业_OpenGL实验_Exp

注：1、实验报告的内容: 一、实验目的；二、实验原理；三、实验步骤；四、实验结果；五、讨论分析（完成指定的思考题和作业题）；六、改进实验建议。

2、各专业可在满足学校对实验教学基本要求的前提下，根据专业特点自行设计实验报告的格式，所设

计的实验报告在使用前需交实践教学管理科备案。

五、实验步骤

1、复习有关直线扫描转换算法的基本原理，明确实验目的和要求；

2、依据算法思想，绘制程序流程图；

3、设计程序界面，要求操作方便；

4、用C/C++语言编写源程序并调试、执行；

5、分析实验结果

6、对程序设计过程中出现的问题进行分析与总结；

7、打印源程序或把源程序以文件的形式提交；

8、按格式要求完成实验报告。

六、实验报告要求：

1、各种算法的基本原理；

2、各算法的流程图

3、实验结果及分析（比较三种算法的特点，界面插图并注明实验条件）

4、实验总结（含问题分析及解决方法）

七、实验原理

1、DDA算法(数值微分法)

数值微分法(DDA法，Digital Differential Analyzer)是一种直接从直线的微分方程生成直线的方法。给定直线的两端点P0(x0, y0)和P1(x1, y1)，得到直线的微分方程如下：

DDA算法原理：由于直线的一阶导数是连续的，而且对于△x和△y是成正比的，故此可以通过在当前位置上分别加上二个小增量来求下一点的x，y坐标，如下图所示。

则有：

其中，ε=1/max(|△x|,|△y|)

分两种情况讨论如下：

（1）max(|△x|,|△y|)=|△x|，即|k|≤1的情况：

（2）max(|△x|,|△y|)=|△y|，此时|k|≥1：

详解OpenGL的坐标系、投影和几何变换

作者：charlee 按：我也是在迷茫中走过来的，初学OpenGL时，略微了解了一些有关变换的基本知识，但是却不知道具体的使用方法，因此经常需要在布置场景时反复调整各种参数。当我终于有一天明白了它们的用法时，就觉得应该把这些心得体会写下来，让那些和我一样曾经迷茫过的人能够迅速地找到出路。本文的读者对象为那些初学OpenGL，了解了一些坐标系、几何变换等基本知识，但是又不知道具体应该如何运用这些操作的人。如果你对OpenGL一无所知，建议你先去学学OpenGL的基本知识。

1 坐标系

OpenGL中使用的坐标系有两种，分别为世界坐标系和屏幕坐标系。世界坐标系即OpenGL内部处理时使用的三维坐标系，而屏幕坐标系即为在计算机屏幕上绘图时使用的坐标系。

通常，OpenGL所使用的世界坐标系为右手型，如下图所示。

从计算机屏幕的角度来看，x轴正方向为屏幕从左向右，y轴正方向为屏幕从下向上，z轴正方向为屏幕从里向外。而进行旋转操作时需要指定的角度θ的方向则由右手法则来决定，即右手握拳，大拇指直向某个坐标轴的正方向，那么其余四指指向的方向即为该坐标轴上的θ角的正方向（即θ角增加的方向），在上图中用圆弧形箭头标出。

2 投影

将世界坐标系中的物体映射到屏幕坐标系上的方法称为投影。投影的方式包括平行投影和透视投影两种。

平行投影的投影线相互平行，投影的结果与原物体的大小相等，因此广泛地应用于工程制图等方面。

透视投影的投影线相交于一点，因此投影的结果与原物体的实际大小并不一致，而是会近大远小。因此透视投影更接近于真实世界的投影方式。

OpenGL上机实验全

OpenGL上机实验全⽬录

1 OpenGL的基本框架

1.1 OpenGL简介 (1)

1.2 OpenGL的⼯作⽅式 (2)

1.3 OpenGL的操作步骤 (3)

1.4 OpenGL的组成 (3)

1.5 OpenGL的数据类型 (4)

1.6 OpenGL函数命名约定 (4)

1.7 ⽤OpenGL绘制图形 (4)

1.8 ⽤OpenGL制作动画 (9)

2 图形的绘制

2.1 空间点的绘制 (13)

2.2 直线的绘制 (14)

2.3多边形⾯的绘制 (18)

2.4平⾯多⾯体的绘制 (24)

3 图形变换

3.1OpenGL中的变换 (30)

3.2模型视图矩阵 (31)

3.3 矩阵堆栈 (35)

4 OpenGL中的颜⾊、光照和材质

4.1 颜⾊ (42)

4.2 光照模型 (42)

4.3 材质属性 (43)

4.4 使⽤光照 (43)

4.5 使⽤光源 (48)

附录：参考函数

1.1 颜⾊使⽤ (58)

1.2 绘制⼏何图元 (59)

1.3 坐标转换 (63)

1.4 堆栈操作 (66)

1.5 使⽤光照和材质 (68)

1.6 帧缓存操作 (72)

1.7 查询函数 (72)

1.8 窗⼝初始化和启动事件处理 (75)

1.9 窗⼝管理 (77)

1.10 菜单管理 (80)

1.11 注册回调函数 (82)

1.12 ⼏何图形绘制 (84)

1OpenGL的基本框架

1.1OpenGL简介

在计算机发展初期，⼈们就开始从事计算机图形的开发，但直到20世纪80年代末90年代初，三维图形才开始迅速发展。于是各种三维图形⼯具软件包相继推出，如GL，RenderMan等，但没有⼀种软件包能够在三维图形建模能⼒和编程⽅便程度上与OpenGL相⽐拟。

计算机图形学实验报告2

计算机图形学实验报告

实验⼆、三维⽹格模型光顺

⼀、实验⽬的与基本要求：

（1）掌握Obj⽂件的读⼊；

（2）利⽤给定的数据结构类，建⽴读⼊⽹格模型数据结构；

（3）利⽤OpenGL类库，对三维模型进⾏绘制；

（4）利⽤OpenGL类库，增加采⽤⿏标交互⽅式对三维模型进⾏旋转、放缩、平移等操作；

（5）实现Laplacian⽅法的三维模型光顺操作，并观察三维模型光顺过程；

⼆、实验设备（环境）及要求

1. 操作系统：Windows XP 或Windows 7

2. 编程环境：Microsoft Visual Studio 2010，OpenGL 库函数

3. 界⾯框架：Win32，MFC，QT选择其中⼀种

三、实验内容与步骤

实验分为以下⼏个步骤：

（1）掌握Obj⽂件的读⼊顶点和⾯的个数；

（2）建⽴数组存储点的坐标及⾯上的点数；

（3）存储顶点的邻接⾯数，并记录每个顶点周围的邻接点

（4）计算每个⾯的法向

利⽤OpenGL类库，增加采⽤⿏标交互⽅式对三维模型进⾏旋转、放缩、平移等操作；（5）利⽤⾯法向及顶点坐标进⾏绘制⼏何体

（6）实现⿏标对物体旋转、平移、缩放的算法

（7）实现Laplacian⽅法的三维模型光顺操作，并观察三维模型光顺过程；

四、实现过程说明及成果展⽰：

（1）掌握Obj⽂件的读⼊顶点和⾯的个数；

由于obj⽂件的存储形式是

v x1 x2 x3;

…

f v1 v2 v3;

…

这种形式，所以在记录点和⾯的数量时，只需按⾏读取，然后再判断⾸字母是v/f即可

实现代码如下：

（2）建⽴数组存储点的坐标及⾯上的点数；

计算机图形学OpenGL版实验1-4

实验1 OpenGL初识

一、实验目的：

熟悉编程环境；了解光栅图形显示器的特点；了解计算机绘图的特点；利用VC+OpenGL作为开发平台设计程序，以能够在屏幕上生成任意一个像素点为本实验的结束。

二、实验内容：

（1）了解和使用VC的开发环境，理解简单的OpenGL程序结构。

（2）掌握OpenGL提供的基本图形函数，尤其是生成点的函数。

三、该程序的作用是在一个黑色的窗口中央画一个矩形、三角形和三个点，如图所示。下面对各行语句进行说明：

首先，需要包含头文件#include ，这是GLUT的头文件。

然后看main函数。int main(int argc, char *argv[])，这个是带命令行参数的main函数。这种以glut开头的函数都是GLUT工具包所提供的函数，下面对用到的几个函数进行介绍；

1）glutInit，对GLUT进行初始化，这个函数必须在其它的GLUT使用之前调用一次。其格式比较固定，一般都是glutInit(&argc, argv)就行；

2) glutInitDisplayMode，设置显示方式，其中GLUT_RGB表示使用RGB颜色，与之对应的还有GLUT_INDEX（表示使用索引颜色）。GLUT_SINGLE表示使用单缓冲，与之对应的还有GLUT_DOUBLE（使用双缓冲）。更多信息，以后的实验教程会有讲解介绍；

3) glutInitWindowPosition，设置窗口在屏幕中的位置；

4) glutInitWindowSize，设置窗口的大小；

5) glutCreateWindow，根据前述设置的信息创建窗口。参数将被作为窗口的标题。注意：窗口被创建后，并不立即显示到屏幕上。需要调用glutMainLoop才能看到窗口；

OpenGL图形变换

OpenGL图形软件包是为三维应用设计的，其中包含了大量的有关三维变换的操作，二维变换则可以看作是三维变换的特例。OpenGL中常用的变换包括模型视图变换、投影变换和视见区变换。

一、矩阵堆栈

在计算机图形学中，所有的变换都是通过矩阵乘法来实现的，即将三维形体顶点构成的齐次坐标矩阵乘以三维变换矩阵就得到了变换后的形体顶点的齐次坐标矩阵，这样只要求出形体的三维变换矩阵，就可以得到变换后的形体。在OpenGL中，对象的坐标变换也是通过矩阵来实现的。OpenGL中包含了两个重要的矩阵：模型视图矩阵和投影矩阵，其中模型视图矩阵用于物体的模型视图变换，投影矩阵用于投影变换。

一般来说，在进行矩阵操作之前，需要指定当前操作的矩阵对象，这可以使用函数：

glMatrixMode（GLenum mode）；

定义。其中当mode取GL_MODELVIEW时，表示对模型视图矩阵进行操作；当mode取GL_PROJECTION时表示对投影矩阵进行操作，并且一旦设置了当前操作矩阵，它就将保持为当前的矩阵对象，直到再次调用函数glMatrixMode修改它为止。默认情况下，系统处理的当前矩阵是模型视图矩阵。

OpenGL为模型视图矩阵和投影矩阵各维护着一个“矩阵堆栈”，其中堆栈的栈顶矩阵就是当前的模型视图矩阵或投影矩阵。在调用变换函数的时候，系统自动计算变换函数对应的变换矩阵与当前操作的矩阵堆栈栈顶矩阵的乘积，并置为栈顶矩阵，绘制图形时使用栈顶矩阵作为图形的变换矩阵。矩阵堆栈主要用来保存和恢复矩阵的状态。OpenGL中利用函数：

计算机图形学实验报告

引言

计算机图形学是研究计算机生成和处理图像的学科，它在现代科技和娱乐产业中扮演着重要的角色。本实验报告旨在总结和分享我在计算机图形学实验中的经验和收获。

一、实验背景

计算机图形学实验是计算机科学与技术专业的一门重要课程，通过实践操作和编程，学生可以深入了解图形学的基本原理和算法。本次实验主要涉及三维图形的建模、渲染和动画。

二、实验内容

1. 三维图形建模

在实验中，我们学习了三维图形的表示和建模方法。通过使用OpenGL或其他图形库，我们可以创建基本的几何体，如立方体、球体和圆柱体，并进行变换操作，如平移、旋转和缩放。这些基本操作为后续的图形处理和渲染打下了基础。

2. 光照和着色

光照和着色是图形学中重要的概念。我们学习了不同的光照模型，如环境光、漫反射和镜面反射，并了解了如何在三维场景中模拟光照效果。通过设置材质属性和光源参数，我们可以实现逼真的光照效果，使物体看起来更加真实。3. 纹理映射

纹理映射是一种将二维图像映射到三维物体表面的技术。通过将纹理图像与物

体的顶点坐标相对应，我们可以实现更加细致的渲染效果。在实验中，我们学

习了纹理坐标的计算和纹理映射的应用，使物体表面呈现出具有纹理和细节的

效果。

4. 动画和交互

动画和交互是计算机图形学的重要应用领域。在实验中，我们学习了基本的动

画原理和算法，如关键帧动画和插值技术。通过设置动画参数和交互控制，我

们可以实现物体的平滑移动和变形效果，提升用户体验。

三、实验过程

在实验过程中，我们首先熟悉了图形库的使用和基本的编程技巧。然后，我们

计算机图形学报告

沈阳航空航天大学

计算机图形学实验报告

班级：34140102学号：20130 姓名：成绩：

指导教师：

实验一：OpenGL绘制球体线框图

1.实验目的：

本实验要求熟悉OpenGL基本图元函数的使用。

通过使用OpenGL及GLUT库在Visual C++环境下编写图形绘制程序掌握图形绘制的一般框架，从而为进一步做综合性的图形绘制实验奠定基础

2.实验要求：

编写一个程序，在窗口中显示一个旋转的球体线框，利用光标键可启动图形旋转切换视点。

3.实验过程：

先配置环境，把相关文件放到相应的文件夹

C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\Include\GL C:\WINDOWS\system32 C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\Lib

建一个新工程，比照pdf敲代码

再通过VC++进行编译

4.实验结果:

程序运行后，弹出窗口，使用光标键可使球体旋转。

代码：include

#include

void init();

void CALLBACK reshapae(GLsizei w,GLsizei h);

void CALLBACK display();

GLfloat s, h;

//回调函数，绘制窗口时调用

void CALLBACK display()

{

//清空窗口设置背景为白色

glClearColor(1, 1, 1, 1);

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

参考资料--opengl实验报告

贵州大学实验报告学院：计算计科学与信息学院专业：班级：

这次试验的主要任务是学会配置opengl的运行环境，并通过编写程序来测试能否正确的生成相应的图案，所以还算比较简单的，做实验时只要看一下老师发给我们的ppt，然后按照上面的步骤一步一步的操作就行，先是把下载好的压缩包解压然后找到安装目录，然后将相应的文件放到相

贵州大学实验报告

学院：计算计科学与信息学院专业：数字媒体技术班级：数媒091

贵州大学实验报告

学院：计算计科学与信息学院专业：数字媒体技术班级：数媒091

计算机图形

华北电力大学科技学院

实验报告

实验名称基于OpenGL的综合性实验

课程名称计算机图形学

专业班级：软件07K2 学生姓名：解文龙

学号：0719******** 成绩：

指导老师：张荣华实验日期：2010年5月10-12日

实验一：使用OpenGL及Glut库编写程序绘制二维数学曲线。

一、实验目的

1.熟悉OpenGL基本图元函数的使用，进一步理解计算机图形学直线段和多边形

的光栅化原理；

2.熟悉OpenGL的图形几何变换函数、观察函数以及投影函数的使用，进一步理

解计算机图形学中一个完整的三维绘制流程的工作原理；

3.通过编程，在Visual C++环境下结合OpenGL标准图形库实现图形的几何变换

（平移、旋转、缩放、对称及错切）；

二、实验要求

1.每个学生单独完成；

2.开发语言规定为C++，平台为Visual C++；

3.使用OpenGL及Glut库编写程序绘制二维数学曲线。

4.编写的一个要求程序中显式地使用后面的OpenGL函数：gluOrtho2D或

gluPerspective、gluLookAT、glViewport；

三、实验原理

该实验基于OpenGL编写的图形绘制程序基本综合了图形绘制流程各阶段涉及的主要图形学算法及原理，所以我们设置一个因子factor，把所有的坐标值等比例缩小，这样就可以画出更多个正弦周期。

程序代码如下：

#include

const GLfloat factor = 0.1f;

void myDisplay(void)

{

GLfloat x;

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

计算机图形学实验报告

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】

GLsizei winWidth=500;

GLsizei winHeight=500;

void Initial(void)

{

glMatrixMode(GL_PROJECTION);

}

void DDALine(int x0,int y0,int x1,int y1)

{

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++)

{

glPointSize(3);

glBegin(GL_POINTS);

glEnd();

x+=xIncre;

y+=yIncre;

}

void Display(void)

{

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

DDALine(100,100,200,180);

glFlush();

}

void winReshapeFcn(GLint newWidth, GLint newHeight) {

计算机图形学实验报告

{
CFormView::AssertValid();
}
void CFormCommandView::Dump(CDumpContext& dc) const
{
CFormView::Dump(dc);
}
CToolDoc* CFormCommandView::GetDocument() // non-debug version is inline
}
// GetRenderView
CView *CFormCommandView::GetRenderView()
{
CToolApp *pApp = (CToolApp *)AfxGetApp();
CMainFrame *pFrame = (CMainFrame *)pApp->m_pMainWnd;
pView->m_ClearColorRed = (float)GetRValue(pApp->m_OptionColorGlBack) /255.0f;
pView->m_ClearColorGreen = (float)GetGValue(pApp->m_OptionColorGlBack) /255.0f;
CView *pView = (CView *)pFrame->m_wndSplitter.GetPane(0,1);