计算机图形学期末大作业3D建模

深圳大学实验报告
课程名称：计算图形学
实验名称：3D建模和真实感图形绘制
学院：计算机与软件学院专业：计算机科学与技术报告人：学号：******* 班级： 1
同组人：无
指导教师：**
实验时间：2014年11、12月
实验报告提交时间：2014/12/28
教务处制
一．实验目的
1、使用OpenGL创建和动画你自己设计的角色。

2、熟悉3D层次建模和转换。

二．实验步骤
1、打开VC6.0打开工作空间modeler.dsw, 可以看到工程的所有工程都包含进来了。

找到sample.cpp并打开。

2、找到sample.cpp中的draw函数，在这个函数中绘制图形。

首先，在一对glPushMatrix()和glPopMatrix()之间用glTranslated函数确定绘制图形坐标系的原点（以下图形的绘制均用到这对函数，后面不再赘述）。

然后用三角形绘制平行四边形的地板，用
setDiffuseColor函数设定不同的颜色参数。

主要代码如下：
2、为模型绘制背景，即三角旋转阶梯。

同样的，用三角形绘制，使得整个画面看起来像舞台般宽敞华丽。

主要代码如下（为了方便截图，一行代码过长的地方我都做了换行截断）：
3、在舞台的中心设置柱子。

为了使其更加精致美观，此处用三角形拼接柱子，并且颜色设置成黄白相间，使气氛柔和淡雅。

4、柱子一般都有柱台的。

此处用长方体作为柱台，大气得体。

颜色选择淡蓝色，正好跟柱子的颜色相辉映。

主要代码如下：
5、俗话说好事成双。

在同一个层次中，我再绘制了同样的柱子和柱台，使画面呈现对称美。

6、柱子是空心的，得给它加个“盖子”。

为了统一柱子的结构，此处依然用三角形拼接柱子的尖顶，尖顶作为柱子的下一个层次。

如图：
主要代码如下：
7、柱子上再加个球体，显得气势恢宏。

用drawSphere函数就可以了。

下面是加上两个球体后的效果：
8、场景都绘制好了，下面增加人物模型。

此处先画身体，选择圆柱函数来画。

设置上下底的半径，就可以画出一条可爱的小裙子了。

此处选择红色作为主要模型的颜色。

9、一条小裙子总显得单调了些，因此在裙子上加上白色小纽扣，再加上一个新潮的“泡泡袖”修饰肩膀，裙子就显得别具一格。

均使用画圆函数drawSphere。

10、下面开始画人儿的头部。

首先是一个球形，选择肤色作为脸部
颜色。

在这个层次中，同样画了鼻子（圆锥形）、眼睛（球形）、嘴巴（圆台体），头发（嵌套在头部的椭圆）。

11、两边和额头的头发应该修饰一下，因此再用椭球体作为头发修饰。

用glScaled函数拉伸球体。

12、头部有点单调，就再加顶活泼可爱的小帽子吧！用红、白、蓝色的三角形拼接一定彩色帽子是个不错的选择！
主要代码如下：
13、最后加上小手小脚，主要用球体和柱体实现，鞋子可以用压缩的球体来拼接，一个美丽的小女孩就出现啦。

14、给小女孩做一双“隐形的翅膀”，在她想飞翔的时候尽情地飞吧！考虑到翅膀形状的特殊性，此处用三角形拼接翅膀。

由于飞翔的时候两扇翅膀的动作是不一样的，因此两扇翅膀要分开画，不能同时画。

主要代码如下（此处为一扇翅膀的代码）：
翅膀不用的时候可以隐藏起来。

因此可以设置一个控制条来控制它出现与否。

首先在modelerglobals.h文件中增加WINGS变量，在ample.cpp中main函数中加上controls[WINGS] = ModelerControl("Equipment", 0,1,1,0);对该变量进行设置和初始化（以下增加控制条的变量均按照这个步骤创建，下面不再一一说明），当WINGS=1时才显示翅膀。

15、然后实现功能。

先实现对整体视图的视点转换。

在"modelerglobals.h"文件中有对XPOS,YPOS,ZPOS的定义了，因此直接在sample.cpp中用glTranslated(VAL(XPOS), VAL(YPOS), VAL(ZPOS));语句实现对视图中X,Y,Z坐标的转换。

在main()函数中对三个控制条的参数做设置。

16、用控制条控制人物高度。

在要移动的部分前后加上glPushMatrix()和glPopMatrix()，用变量HEIGHT控制。

17、让人物做打招呼的动作。

这时候只要右手手臂绕着肩膀按照控制条的度数来回旋转即可。

核心语句：glRotated(VAL(LENGTH), 0.0, 0.0, 1.0); 同样的道理，做出控制头部旋转的控制条。

结果如下：
18、设置双脚同时摆动。

要使双手同时摆动，只要使双脚的旋转按同一个参数旋转，并且一正一负，这样便可比较生动地表现人物走路的动作。

同样地，要双手、手脚同时摆动，应该使手脚使用相同的角度参数旋转。

如下：
19、设置人物变瘦变胖。

使用glScaled函数实现。

效果如图：
20、设置光源的位置
对光源的位置重新设置，并使用控制条控制。

增加控制变量LX,LY,LZ,在modelerview.cpp中进行如下设置：
21、用控制条显示建模的层次。

增加控制变量HIERARCHY，在sample.cpp中增加全局变量hier=0,修改draw 函数，每一次
glPushMatrix()进行hier加一，glPopMatrix()进行hier减一，两者之间加上if(VAL(HIERARCHY)>=hier){},对全文档进行修改后，即可对模型进行层次展示。

22、对人物的飞翔姿态做一个控制条，当值为1时转到飞翔状态。

23、对翅膀的飞翔状态做一个控制条。

如图：
24、对模型所做的改动参数做一个重置，即把所有参数值初始化。

先编一个reset函数，对所有数值初始化：
然后增加一个控制变量RESET,在main函数中调用上面这个函数：
25、给模型设置动画效果。

增设全局变量TT，每次调用draw函数时TT增加相应的值，然后把TT写到背景所在的坐标的横坐标中，即
glTranslated( -67+TT,-2.2,-7)；然后把TT放到控制翅膀扇动的参数中，即glRotated(VAL(SHAKEWINGS)+TT*5, 0.0, 0.0, 1.0),这种情况下会有人物在场景中飞翔的效果。

26、给场景贴图。

在柱台的前面加上同一幅图画，贴图按点对点贴好，效果如下：
相关代码如下：
三．实验结果
在本次试验中，在所给的资料文件的指导下，完成了3D建模基本本步骤。

其中包括在四个层次中用不同图元组合成自己要设计的模型、使用 glTranslate(),glRotate() 和glScale()进行空间变换、创建控制条控制模型的不同功能、创建场景动画等。

四．实验心得
通过这次实验，我学会运用不同的图元组合得到自己想要的模型，
并且比较深入地理解了3D建模和真实感图形绘制过程和对控制条、动画的设置。

本次实验收获良多，主要体现在以下方面：
1、利用学过的函数在空间中创建模型。

例如本次建模中用三角形拼接空间立体图形，我就是用了以前学过的圆的二维函数完成绘制的。

在二维空间中，圆可以这么画：
glBegin(GL_LINE_LOOP);
for(i=0; i<n; ++i) glVertex2f(R*cos(2*Pi/n*i), R*sin(2*Pi/n*i)); glEnd();
在这个基础上，我做了一点点改变，然后利用现有的drawTriangle 函数和循环就可以画出一个圆柱的侧面了：
drawTriangle(1.2*cos(2*PI/n*i),0.5*j,1.2*sin(2*PI/n*i),1.2*cos(2*PI/n*(1 +i)),0.5*j,1.2*sin(2*PI/n*(1+i)),1.2*cos(2*PI/n*i),0.5*j+0.5,1.2*sin(2*P
I/n*i));
我充分体会到函数的重要性。

2、图形的拼接非常需要耐性。

有时候一个小小的细节需要好几个图形组合才可以得到一个想要的结果。

这种情况一定要沉住气，慢慢拼接，这样才可以得到一个完美的作品。

注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。