计算机网络试验指导书

《》
实验报告
专业
年级
姓名
学号
指导老师
实验室
使用日期
苏州大学计算机科学与技术学院统一印制
二零零二年八月
苏州大学计算机科学与技术学院
计算机图形学实验指导书（MFC和OpenGL版）
计算机图形学课题组
目录
实验一OpenGL程序设计
实验二二维基本图元的生成
实验三二维图元的填充
实验四二维图形的几何变换实验五二维裁剪
实验六自由曲线
前言
一、实验目的
1、培养学生动手编程解决实际问题的能力。

2 训练学生分析问题和调试程序的能力。

3 锻炼学生撰写科技实验论文的能力。

二、实验总体要求
1 问题分析
充分地分析和理解问题本身，弄清要求做什么，用什么算法。

2 程序设计
(1) 根据所采用的算法，设计数据结构，画出流程图并编程。

(2) 最后准备调试程序的数据及测试方案。

3 上机调试
(1)对程序进行编译，纠正程序中可能出现的语法错误。

(2) 调试前，先运行一遍程序看看究竟将会发生什么。

(3) 如果情况很糟，根据事先设计的测试方案并结合现场情况进行错误跟踪，包括单步调试、设置观察窗输出中间变量值等手段。

4 整理实习报告
三、实验报告
1 实习内容：采用的算法名称
2 问题描述：包括目标、任务、条件约束描述等。

3 设计：数据结构设计和核心算法设计。

主要功能模块的输入，处理（算法框架）和输出。

4 测试范例：测试结果的分析讨论，测试过程中遇到的主要问题及所采用的解决措施。

5 心得：包括程序的改进设想，经验和体会。

6 程序清单：源程序，其中包括变量说明及详细的注释。

实验1 OpenGL 程序设计
实验目的
巩固计算机图形学和C语言程序设计的相关知识，初步了解通用图形软件包，了解常见的图元的生成方法，学会图形显示设备的初始化及其交互式图形生成的过程，锻炼程序调试的技巧。

实验学时
2学时
实验类型
学习型实验
实验要求
初步了解OpenGL 程序设计结构；了解OpenGL 的基本数据类型、核心函数及辅助函数的使用。

四、实验内容
1、综述
这次试验的目的主要是使大家初步熟悉OpenGL这一图形系统的用法，编程平台是Visual C++，它对OpenGL 提供了完备的支持。

OpenGL 提供了一系列的辅助函数，用于简化Windows 操作系统的窗口操作，使我们能把注意力集中到图形编程上，这次试验的程序就采用这些辅助函数。

2、实验步骤
在VC 中新建项目
新建一个项目。

选择菜单File 中的New 选项，弹出一个分页的对话框，选中页Projects 中的Win32 Console Application 项，然后填入你自己的Project name，如Test，回车即可。

VC 为你创建一个工作区（WorkSpace），你的项目Test 就放在这个工作区里。

为项目添加文件
为了使用OpenGL，我们需要在项目中加入三个相关的Lib 文件：glu32.lib、glaux.lib、opengl32.lib，这三个文件位于c:\program files\Microsoft Visual Studio\vc98\lib 目录中。

选中菜单Project->Add To Project->Files 项（或用鼠标右键），把这三个文件加入项目，在FileView 中会有显示。

这三个文件请务必加入，否则编
译时会出错。

或者将这三个文件名添加到Project->Setting->Link->Object/library Modules 即可。

点击工具条中New Text File 按钮，新建一个文本文件，存盘为Test.c 作为你的源程序文件，再把它加入到项目中，然后就可以开始编程了。

#include <windows.h>
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include <GL/glaux.h>
//初始化OpenGL 场景
void myinit (void)
{
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); //将背景置成黑色
glShadeModel (GL_FLAT); //设置明暗处理
}
//用户的绘图过程
void CALLBACK display(void)
{
glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
//清除缓存
glBegin(GL_LINES); //开始画一根白线
glColor3f (1.0f, 1.0f, 1.0f);
//设置颜色为白色
//设置第一根线的两个端点，请注意：OpenGL 坐标系的原点是在屏幕左下角glVertex2f(10.0f, 50.0f);
glVertex2f(110.0f, 50.0f);
glColor3f (1.0f, 0.0f, 0.0f);
//设置颜色为红色
//设置第二根线的两个端点
glVertex2f(110.0f, 50.0f);
glVertex2f(110.0f, 150.0f);
glEnd(); //画线结束
glFlush (); //绘图结束
}
//主过程：
// 初始化Windows 的窗口界面；并初始化OpenGL 场景，绘图
int main(int argc, char** argv)
{
auxInitDisplayMode (AUX_RGB);
//初始化显示模式，采用RGB 彩色系统。

auxInitPosition (0, 0, 400, 150); //初始化窗口位置、大小
auxInitWindow ("Display Lists"); //初始化窗口，设置标题
myinit ();
auxMainLoop(display);
//循环运行display 过程，display 由用户编写
return(0);
}
2）.OpenGL基础库设置
•更改头文件（在视图类的头文件中引用gl\gl.h gl\glu.h)
•连接OpenGL库（工程——设置——General/Use MFC in a Library, Link/OpenGL32.lib glu32.lib)
3）.添加变量和函数
•添加变量并初始化
•CClientDC * MyDC;
•视图类的构造函数中MyDC=NULL;
•添加消息映射函数
•OnCreate()
•OnSize()
•OnDestroy()
4）.在PreCreateWindow函数中将窗口的客户区设置为OpenGL能够支持的风格cs.style=WS_CHILD|WS_VISIBLE|WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS; 5）.在OnCreate函数中
•定义像素存储格式
•PIXELFORMATDESCRIPTOR结构
•创建绘图上下文RC(Rendering Context）并使之当前化
•wglCreateContext()函数创建绘图上下文RC。

PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd=
{ sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), // pfd的大小
1, //结构的版本号
PFD_DRAW_TO_WINDOW| //支持window
PFD_SUPPORT_OPENGL| //支持OpenGL
PFD_DOUBLEBUFFER, //双缓存
PFD_TYPE_RGBA, //RGBA颜色模式
24, //24位颜色深度缓存
0,0,0,0,0,0, //color bits ignored
0, //no alpha buffer
0, //shift bit ignored
0, //不使用累积缓存
0,0,0,0, //accum bits ignored
32, //32位z缓冲
0, //不使用模板缓存
0, //no auxiliary buffer
PFD_MAIN_PLANE, //选择主层面
0, //保留
0,0,0 //layer masks ignored
};
MyDC=new CClientDC(this);
//设置像素格式
int pixelFormat=ChoosePixelFormat(MyDC->GetSafeHdc(),&pfd); SetPixelFormat(MyDC->GetSafeDC(),pixelFormat,&pfd);
m_hRC=wglCreateContext(MyDC->m_hDC);
wglMakeCurrent(MyDC->GetSafeHdc(),m_hRC);
6).在OnSize函数中设置视场和视口
If(cy>0)
{
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glFrustum(-1.0,1.0,-1.0*cy/cx,1.0*cy/cx,5.0,9.0);
glViewport(0,0,cx,cy);
}
7).在OnDestroy函数：在OnDestroy成员中需要释放OnCreate成员中RC所占用的资源
HGLRC m_hRC;
m_hRC=wglGetCurrentContext();
wglMakeCurrent(NULL,NULL);
wglDeleteContext(m_hRC);
MyDC->DeleteDC();
8)在OnEraseBKgnd中将原来的返回语句换成返回TRUE;
9).在OnDraw中根据当前的视点、视距、观看方向等参数，设置合适的OpenGL视景体属性，使用户能够看到预期的场景外观
glClearColor(1.0f,1.0f,0.0f,1.0f);//背景为黄色
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
glTranslatef(0.0f,0.0f,-6.0f);
glBegin(GL_LINES); //OpenGL绘制直线命令
glColor3f(1.0,0.0,0.0); //设置当前颜色为红色
glVertex2f(0,0);
glVertex2f(1,1);
glColor3f(0.0,1.0,0.0); //设置当前颜色为绿色
glVertex2f(0.2f,0.0f);//
glVertex2f(1.2f,1.0f);
glEnd();
glFinish();
SwapBuffers(wglGetCurrentDC());
3、程序说明
每个函数的具体含义在程序注释中已作了叙述，不再多说。

OpenGL的函数在格式上很有特点，它以gl为前缀，并且函数名的最后一个字母指出所用的数据类型，如：glColor3f()，字母f指明要使用浮点数。

字母前的数字指明参数个数或指明二维还是三维，如：glVertex2f()是要设置二维的点。

OpenGL采用的是状态机的方式，用户设定一种状态，程序照此运行。

如：glBegin(GL_LINES)设定画线状态（GL_LINES是OpenGL已定义好的常量），glColor3f()设定绘图所用颜色。

main()函数中的几个aux前缀函数是OpenGL提供的辅助库，用以初始化窗口，大家不必深究，我们关注的是display()函数，它是我们真正绘图的地方。

函数glColor3f()以RGB方式设置颜色，格式为：glColor3f(red，green，blue)，每种颜色值在（0.0, 1.0)之间。

为了能显示更多的颜色，最好把系统设置成16位真彩色模式。

函数glVertex2f(x, y)设置二维顶点。

函数glBegin(UINT State)、glEnd()是最基本的作图函数，下面对它作一介绍。

如上所述，OpenGL 是一个状态机，glBegin(UINT State)可以设定如下状态：GL_POINTS 画点
GL_LINES 画线，每两个顶点(Vertex)为一组
GL_LINE_STRIP 画线，把若干个顶点顺次连成折线
GL_LINE_LOOP 画线，把若干个顶点顺次连成封闭折线
GL_TRIANGLES 画三角形，每三个顶点为一组
GL_QUADS 画四边形，每四个顶点为一组
GL_POLYGON 画多边形
还有GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_QUADS_STRIP 等等。

大家可以把每一种状态都试一试。

程序可以有多组glBegin()、glEnd()并列的形式，如：
... ...
glBeing(GL_LINES);
......
glEnd();
glBeing(GL_QUADS);
... ...
glEnd();
... ...
除了上述的基本图元外，函数glRectf(x1, y1, x2, y2)可以画一个矩形，但这个函数不能放在glBegin()和glEnd()之间，下面的两句程序是画一个蓝色的矩形。

glColor3f (0.0f, 0.0f, 1.0f);
glRectf(10.0f, 10.0f, 50.0f,50.0f);
实验1使用通用图形软件包设计简单的交互
式图形
实验目的
巩固计算机图形学和C语言程序设计的相关知识，初步了解通用图形软件包，了解常见的图元的生成方法，学会图形显示设备的初始化及其交互式图形生成的过程，锻炼程序调试的技巧。

实验环境
计算机、Turbo C或其他C语言程序设计环境
实验类型
学习型实验
实验学时
2学时，必做实验。

实验内容
1、计算机中安装和配置Turbo C程序设计环境；
2、了解Turbo C的通用图形软件包的内容；
3、练习简单图元的生成（如直线、圆、长方形等）。

实验步骤
1、装和配置Turbo C程序设计环境；
2、了解Turbo C的通用图形软件包的内容；
3、编写生成简单的图元的程序；
4、调试程序，运行程序并观看运行结果；
5、对运行结果进行分析。

分析与思考
1、为、什么已经调试好的程序在不同的目录下的Turbo C程序设计环境中却不
能运行？
2、如何使所生成的图元在屏幕中央显示？
实验2 二维基本图元的生成
一、实验学时2学时
二、实验类型设计型实验
三、实验目的和要求
1、掌握二维基本图元直线段生成的DDA 算法，中点算法；
2、掌握二维基本图元圆弧生成的中点算法；
3、掌握对线型线宽的属性的控制。

四、实验内容
1、编程实现DDA、中点算法生成直线
2、中点扫描转换生成圆、椭圆
五、实验步骤
1）在VC中新建项目
2）添加菜单及相应的菜单命令函数（画线、画圆）
3）编码实现（参考书中相关代码）；
五、建立工程步骤
1.在visual c++.net 中使用opnengl,建立项目的步骤：
2、在visual c++中的建立控制台项目的步骤：
实验三二维图元的填充
一、实验学时2学时
二、实验类型设计型实验
三、实验目的和要求
1、掌握二维图元填充的递归算法；
2、掌握二维图元填充的种子填充算法
四、实验内容
构造任意一个边界表示的多边形，假定该多边形内部是四连通的。

要求：
1、用递归算法实现对多边形内部的填充，要求内部颜色和边界不一致。

（参照教案进行）
2、用种子填充扫描线算法实现多边形内部的填充。

五、建立win32 应用程序工程。

1. 请在实验二中建立的项目基础上，添加填充的菜单项，建立相应的菜单命令寒暑，实现种子填充。

2. void BoundaryFill4(HDC,int,int,COLORREF,COLORREF);
void BoundaryFill4(HDC hdc,int x,int y,COLORREF boundarycolor,COLORREF newcolor)
{
COLORREF color;
color=GetPixel(hdc,x,y);
if((color != boundarycolor) && (color !=newcolor))
{
SetPixel(hdc,x,y,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x,y+1,boundarycolor,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x,y-1,boundarycolor,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x-1,y,boundarycolor,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x+1,y,boundarycolor,newcolor);
}
}
1、visual c++ 6.0 下的界面
接下来，请按实验二中的方法给上面建立的空项目添加文件“recursion.cpp”，由于同学们初次接触WIN32 编程，所以对于下文中很多代码可暂时不要求理解，重点了解红色代码。

递归算法源码如下：
// INCLUDES ///////////////////////////////////////////////
#define WIN32_LEAN_AND_MEAN // just say no to MFC
#include <windows.h> // include all the windows headers
#include <windowsx.h> // include useful macros
// DEFINES ////////////////////////////////////////////////
// defines for windows
#define WINDOW_CLASS_NAME "WINCLASS1"
#define WINDOW_WIDTH 400
#define WINDOW_HEIGHT 300
// GLOBALS ////////////////////////////////////////////////
HWND main_window_handle = NULL; // globally track main window HINSTANCE hinstance_app = NULL; // globally track hinstance
void BoundaryFill4(HDC,int,int,COLORREF,COLORREF);
// FUNCTIONS //////////////////////////////////////////////
LRESULT CALLBACK WindowProc(HWND hwnd,
UINT message,
WPARAM wParam,
LPARAM lParam)
{
// this is the main message handler of the system
HDC hdc; // handle to a device context
HPEN hnewpen;
HPEN holdpen;
// what is the message
switch(message)
{
case WM_RBUTTONDOWN:
hdc=GetDC(hwnd);
hnewpen=CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0));
holdpen=(HPEN)SelectObject(hdc,hnewpen);
// 构造多边形
MoveToEx(hdc,30,40,NULL);
LineTo(hdc,60,40);
LineTo(hdc,90,100);
LineTo(hdc,60,150);
LineTo(hdc,30,150);
LineTo(hdc,30,40);
SelectObject(hdc,holdpen);
DeleteObject(hnewpen);
ReleaseDC(hwnd,hdc);
return(0);
break;
case WM_LBUTTONDOWN:
hdc = GetDC(hwnd);
BoundaryFill4(hdc,LOWORD(lParam),HIWORD(lParam),RGB(0,255,0),RGB(255,0,0)); // release the dc
ReleaseDC(hwnd,hdc);
return(0);
break;
case WM_DESTROY:
{
// kill the application, this sends a WM_QUIT message
PostQuitMessage(0);
// return success
return(0);
} break;
default:break;
} // end switch
// process any messages that we didn't take care of
return (DefWindowProc(hwnd, message, wParam, lParam));
} // end WinProc
// WINMAIN ////////////////////////////////////////////////
int WINAPI WinMain( HINSTANCE hinstance,
HINSTANCE hprevinstance,
LPSTR lpcmdline,
int ncmdshow)
{
WNDCLASSEX winclass; // this will hold the class we create
HWND hwnd; // generic window handle
MSG message; // generic message
// first fill in the window class stucture
winclass.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
winclass.style = CS_DBLCLKS | CS_OWNDC |
CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
winclass.lpfnWndProc = WindowProc;
winclass.cbClsExtra = 0;
winclass.cbWndExtra = 0;
winclass.hInstance = hinstance;
winclass.hIcon = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
winclass.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
winclass.hbrBackground = (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH); winclass.lpszMenuName = NULL;
winclass.lpszClassName = WINDOW_CLASS_NAME;
winclass.hIconSm = LoadIcon(NULL, IDI_APPLICATION);
// save hinstance in global
hinstance_app = hinstance;
// register the window class
if (!RegisterClassEx(&winclass))
return(0);
// create the window
if (!(hwnd = CreateWindowEx(NULL, // extended style
WINDOW_CLASS_NAME, // class
"Scanline Fill Demo", // title
WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_VISIBLE,
0,0, // initial x,y
WINDOW_WIDTH, // initial width
WINDOW_HEIGHT,// initial height
NULL, // handle to parent
NULL, // handle to menu
hinstance,// instance of this application
NULL))) // extra creation parms
return(0);
// save main window handle
main_window_handle = hwnd;
while(GetMessage(&message,NULL,0,0))
{
// translate any accelerator keys
TranslateMessage(&message);
// send the message to the window proc
DispatchMessage(&message);
} // end while
// return to Windows like this
return(message.wParam);
} // end WinMain
///////////////////////////////////////////////////////////
void BoundaryFill4(HDC hdc,int x,int y,COLORREF boundarycolor,COLORREF newcolor) {
COLORREF color;
color=GetPixel(hdc,x,y);
if((color != boundarycolor) && (color !=newcolor))
{
SetPixel(hdc,x,y,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x,y+1,boundarycolor,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x,y-1,boundarycolor,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x-1,y,boundarycolor,newcolor);
BoundaryFill4(hdc,x+1,y,boundarycolor,newcolor);
}
}
2、 中建立Win32 工程
更改项目中recursion.cpp 文件代码：
1）声明函数
void BoundaryFill4(HDC,int,int,COLORREF,COLORREF);
2）修改LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)函数中
代码，把visualc++6.0 介绍的recursion.cpp 中的WndProc 函数体复制即可。

3）在recursion.cpp 文件末尾添加BoundaryFill4 函数。

实验四二维图形的几何变换
一、实验学时2学时
二、实验类型设计型实验
三、实验目的和要求
1、掌握二维图形的基本几何变换，如平移、旋转、缩放、对称、错切变换；
2、掌握OpenGL 中模型变换函数，实现简单的动画技术。

四、实验内容
1.在实验三的基础上，再添加一个主菜单项（几何变换）
2.在主菜单下添加子菜单项（平移、旋转、缩放）
3.建立相应的菜单命令函数
4.实现基本的几何变换
代码如下：
//平移
mx=1+mx;
my=4;
mz=-13;
Invalidate(FALSE);（mx,my,mz为三方向的平移量）
//旋转
if (r<330)
{
r=r+30;
}
else
{
r=0;
}
Invalidate(FALSE);（r为旋转角度）
//放缩
sx=sx+1;
sy=sy+1;
sz=sz+1;
Invalidate(FALSE);（sx,sy,sz分别为三方向的放缩系数）
在绘图部分（OnDraw函数中），添加几何变换代码（建议将绘图代码编写为自定义函数）glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
//画点
glPushMatrix();
glPointSize(4);
glTranslatef (-5+mx, 3,-13);
glRotatef(r,1.0,1.0,1.0);
glScalef(sx,sy,sz);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glBegin(GL_POINTS);//
glVertex3f( 0.0f, 1.0f,-1.0f);//a点
glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);//b点
glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);//c点
glEnd();
glPopMatrix();
//画三角形
glPushMatrix();
glTranslatef ( -1+mx, 3,-13);
glRotatef(r,1.0,1.0,1.0);
glScalef(sx,sy,sz);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glBegin(GL_LINE_LOOP); //
glVertex3f( 0.0f, 1.0f,-1.0f);//a点 glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);//b点 glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);//c点 glEnd();
glPopMatrix();
//画三角形面
glPushMatrix();
glTranslatef ( 4+mx, 3,-13);
glRotatef(r,1.0,1.0,1.0);
glScalef(sx,sy,sz);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glBegin(GL_POLYGON);//
glVertex3f( 0.0f, 1.0f,-1.0f);//a点
glVertex3f(-1.0f,-1.0f, 0.0f);//b点
glVertex3f( 1.0f,-1.0f, 0.0f);//c点 glEnd();
glPopMatrix();
//画四边形面
glPushMatrix();
glTranslatef (-5+mx, -3,-13);
glRotatef(r,1.0,1.0,1.0);
glScalef(sx,sy,sz);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
glBegin(GL_POLYGON);//
glVertex3f(0.0f,0.0f ,0.0f);//a点
glVertex3f(1.0f,0.0f, 0.0f);//b点
glVertex3f(1.0f,0.0f,-1.0f);//c点
glVertex3f(0.0f,0.0f,-1.0f);//d点 glEnd();
glPopMatrix();
//画正方体
glPushMatrix();
glTranslatef ( 0+mx, -3,-13);
glRotatef(r,1.0,1.0,1.0);
glScalef(sx,sy,sz);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
glBegin(GL_QUAD_STRIP);//
glVertex3f(0.0f,0.0f ,0.0f);//a0点 glVertex3f(0.0f,1.0f ,0.0f);//a1点 glVertex3f(1.0f,0.0f, 0.0f);//b0点 glVertex3f(1.0f,1.0f, 0.0f);//b1点 glVertex3f(1.0f,0.0f,-1.0f);//c0点 glVertex3f(1.0f,1.0f,-1.0f);//c1点
glVertex3f(0.0f,0.0f,-1.0f);//d0点
glVertex3f(0.0f,1.0f,-1.0f);//d1点
glVertex3f(0.0f,0.0f ,0.0f);//a0点
glVertex3f(0.0f,1.0f ,0.0f);//a1点
glEnd();
glFlush(); // 更新窗口
S wapBuffers(wglGetCurrentDC());
1、下面的代码采用GLUT 库，实现了一个矩形在窗口中匀速转动（单击鼠标右键停止转动），请修改代码，实现矩形在窗口内沿着水平线匀速移动。

/*
* double.c
* This is a simple double buffered program.
* Pressing the left mouse button rotates the rectangle.
* Pressing the right mouse button stops the rotation.
*/
#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.h>
static GLfloat spin = 0.0;
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glPushMatrix();
glRotatef(spin, 0.0, 0.0, 1.0);
glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
glRectf(-10.0, -10.0, 10.0, 10.0);
glPopMatrix();
glutSwapBuffers();
}
void spinDisplay(void)
{
spin = spin + 2.0;
if (spin > 360.0)
spin = spin - 360.0;
glutPostRedisplay();
}
void init(void)
{
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0); glShadeModel (GL_FLAT);
}
void reshape(int w, int h)
{
glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity();
glOrtho(-50.0, 50.0, -50.0, 50.0, -1.0, 1.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity();
}
void mouse(int button, int state, int x, int y) {
switch (button) {
case GLUT_LEFT_BUTTON:
if (state == GLUT_DOWN) glutIdleFunc(spinDisplay);
break;
case GLUT_MIDDLE_BUTTON:
case GLUT_RIGHT_BUTTON:
if (state == GLUT_DOWN) glutIdleFunc(NULL);
break;
default:
break;
}
}
/*
* Request double buffer display mode.
* Register mouse input callback functions
*/
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize (500, 500);
glutInitWindowPosition (100, 100);
glutCreateWindow (argv[0]);
init ();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutMouseFunc(mouse);
glutMainLoop();
return 0; /* ANSI C requires main to return int. */
}
2、课堂教学中关于模型变化讲解时，对一个三角形分别实现平移、缩放、旋转等变化的源码及效果图。

请以该例为蓝本，实现3 题的代码编写。

源码：
#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.h>
void init(void)
{
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel (GL_FLAT);
}
void draw_triangle(void)
{
glBegin (GL_LINE_LOOP);
glVertex2f(0.0, 25.0);
glVertex2f(25.0, -25.0);
glVertex2f(-25.0, -25.0);
glEnd();
}
void display(void)
{
glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 1.0, 1.0);
glLoadIdentity ();
glColor3f (1.0, 1.0, 1.0);
draw_triangle ();
glEnable (GL_LINE_STIPPLE); glLineStipple (1, 0xF0F0); glLoadIdentity ();
glTranslatef (-20.0, 0.0, 0.0);
draw_triangle ();
glLineStipple (1, 0xF00F); glLoadIdentity ();
glScalef (1.5, 0.5, 1.0);
draw_triangle ();
glLineStipple (1, 0x8888); glLoadIdentity ();
glRotatef (90.0, 0.0, 0.0, 1.0);
draw_triangle ();
glDisable (GL_LINE_STIPPLE);
glFlush ();
}
void reshape (int w, int h)
{
glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode (GL_PROJECTION);
glLoadIdentity ();
if (w <= h)
gluOrtho2D (-50.0, 50.0, -50.0*(GLfloat)h/(GLfloat)w, 50.0*(GLfloat)h/(GLfloat)w);
else
gluOrtho2D (-50.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h,
50.0*(GLfloat)w/(GLfloat)h, -50.0, 50.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); glutInitWindowSize (500, 500); glutInitWindowPosition (100, 100); glutCreateWindow (argv[0]);
init ();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutMainLoop();
return 0;
}
实验结果图：
3、已知某三角形的三顶点坐标为{50.0,25.0},{150.0,25.0},{100.0,100.0}。

要求：（1）创建一个长宽分别为600、600 的窗口，窗口的左上角位于屏幕坐标（100，100）处。

（提示：请试着将gluOrtho2D 函数参数，使得绘制的三角形尽可能居中显示）
（2）绘制一个由上述顶点所描绘的三角形，实现该三角形进行下列的几何变化：首先使三
角形沿着其中心的x 轴，y 轴方向缩小50%;然后沿着中心旋转90 度；最后沿着y 轴平移100 个
单位。

实验结果如下图所示：
实验五二维裁剪
一、实验学时2学时
二、实验类型设计型实验
三、实验目的和要求
1、掌握二维图形的基本裁剪算法，如编码算法、中点分割算法、Liang-Barsky 算法；
2、掌握OpenGL 中矩阵堆栈函数的使用，实现简单的组合变换。

四、实验内容
1、采用Liang-Barsky算法
要求：1）单击鼠标左键，运行窗口出现裁剪窗口及待裁剪线段；
2）单击鼠标右键，窗口呈现出裁剪后的裁剪窗口及裁剪线段。

2、下面的程序绘制的是一个简单的太阳系，其中包括一个太阳和一颗行星，它们使用同球体绘制函数实现。

当按下键盘“D”或“d”时，行星将实现自转；按下键盘“Y”或“y”时，行星将绕太阳公转。

1、采用Liang-Barsky 算法，编程实现教材177 页6.15 题。

（其他裁剪算法同学们可作为课
后练习）
要求：1）单击鼠标左键，运行窗口出现裁剪窗口及待裁剪线段，效果图如左下图；
2）单击鼠标右键，窗口呈现出裁剪后的裁剪窗口及裁剪线段，效果图如右下图。

提示：1）关于鼠标的交互操作，请同学们参考实验四中的第1 题；
2）绘制图形的函数，建议放在回调函数mouse（int button,int state,int x,int y）中，而display()函数中可只保留glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT)清除颜色缓存这个函数。

3）考虑到该裁剪窗口和裁剪线段的大小，建议将reshape()函数中的正交投影函数参数
变为glOrtho(-5.0, 5.0, -5.0, 5.0, -1.0, 1.0);
2、下面的程序绘制的是一个简单的太阳系，其中包括一个太阳和一颗行星，它们使用同球体绘制函数实现。

当按下键盘“D”或“d”时，行星将实现自转；按下键盘“Y”或“y”
时，行星将绕太阳公转。

请同学们认真读懂每一段代码，然后试着修改这段程序，实现
1)将行星的中心倾斜；
2)给行星加上卫星。

#include <GL/glut.h>
#include <stdlib.h>
static int year = 0, day = 0;
void init(void)
{
glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel (GL_FLAT);
}
void display(void)
{
glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);
glColor3f (1.0, 1.0, 1.0);
glPushMatrix();
// glutWireSphere中第一、二、三个参数分别表示半径，经度线数、纬度线数
glutWireSphere(1.0, 20, 16); /* draw sun */
glRotatef ((GLfloat) year, 0.0, 1.0, 0.0);
glTranslatef (2.0, 0.0, 0.0);
glRotatef ((GLfloat) day, 0.0, 1.0, 0.0);
glutWireSphere(0.2, 10, 8); /* draw smaller planet */
glPopMatrix();
glutSwapBuffers();
}
void reshape (int w, int h)
{
glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h); glMatrixMode (GL_PROJECTION);
glLoadIdentity ();
gluPerspective(60.0, (GLfloat) w/(GLfloat) h, 1.0, 20.0); glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
gluLookAt (0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
}
void keyboard (unsigned char key, int x, int y)
{
switch (key) {
case 'd':
day = (day + 10) % 360;
glutPostRedisplay();
break;
case 'D':
day = (day - 10) % 360;
glutPostRedisplay();
break;
case 'y':
year = (year + 5) % 360;
glutPostRedisplay();
break;
case 'Y':
year = (year - 5) % 360;
glutPostRedisplay();
break;
case 27:
exit(0);
break;
default:
break;
}
}
int main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB);
glutInitWindowSize (500, 500);
glutInitWindowPosition (100, 100);
glutCreateWindow (argv[0]);
init ();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutKeyboardFunc(keyboard);
glutMainLoop();
return 0;
}
实验六自由曲线
一、实验学时2学时
二、实验类型设计型实验
三、实验目的和要求
1、掌握Hermite 曲线生成算法；
2、掌握Bezier 曲线的定义生成算法、离散生成算法；
3、掌握B 样条曲线的定义生成算法。

四、实验内容
假设窗口的宽高分别是600，600个像素单位，定义的裁剪窗口由函数
gluOrtho2D(-50.0,50.0,-50.0,50.0)决定。

1、已知空间点两点P0（-40.0，-40.0，0.0）、P1（10.0，-200.0，0.0）及该点上的切向量分别为R0（30.0，240.0，0.0），R1（30.0，-240.0，0.0）。

试编程实现Hermite曲线的绘制。

2、已知空间四点P0（-40.0，-40.0，0.0）、P1（-10.0，200.0，0.0）、P2（10.0，-200.0，0.0）、P3（40.0，40.0，0.0），根据Bezier曲线的定义编程绘制曲线。

3、已知空间四点P0（-40.0，-40.0，0.0）、P1（-10.0，200.0，0.0）、P2（10.0，-200.0，0.0）、P3（40.0，40.0，0.0），根据Bezier曲线的离散生成算法绘制曲线。

4、已知空间四点P0（-40.0，-40.0，0.0）、P1（-10.0，200.0，0.0）、P2（10.0，-200.0，0.0）、P3（40.0，40.0，0.0），根据B样和曲线的定义绘制曲线。

实验2 直线和椭圆的绘制
实验目的
1、通过实验，进一步理解和掌握DDA和中点算法；
2、掌握以上算法生成直线段、椭圆或圆的基本过程；
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、椭圆或圆的绘
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
4学时，必做实验。

实验内容
用DDA算法或中点（Besenham）算法实现直线段、椭圆或圆的绘制。

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、打印源程序或把源程序以文件的形式提交；
7、按格式书写实验报告。

分析与思考
1．为何在程序运行时，有的椭圆或圆仅在屏幕左上角显示了一部分？
2．用中点算法生成的椭圆，为何在半径较大时，图形的失真严重？
实验3 区域填充和图形的裁剪
实验目的
1、通过实验，进一步理解和掌握扫描线填充算法；
2、掌握用扫描线填充算法进行区域填充的基本过程；
3、通过编程，会在TC环境下用扫描线填充算法编程实现一个饼型图的绘制；
4、通过实验，进一步理解和掌握Sutherland 裁剪算法；
5、掌握用Sutherland 裁剪算法裁减多边形的基本过程；
6、通过编程，会在TC环境下用Sutherland 算法编程实现用矩形窗口对多边形的裁
剪。

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
4学时，必做实验
实验内容
1、用扫描线填充算法编程实现一个彩色饼型图的绘制；
2、用Sutherland 算法编程实现用矩形窗口对多边形的裁剪。

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、打印源程序或把源程序以文件的形式提交；
7、按格式书写实验报告。

分析与思考
1．能否在程序的运行中，使得图形的显示逐步进行，以观察程序的运行过程？
2．对上述的运行方式请改进程序并运行之。

实验4 BEZIER曲线和B样条曲线的绘制实验目的
1、通过实验，进一步理解和掌握生成BEZIER曲线的算法；
2、掌握BEZIER曲线的基本生成过程；
3、通过编程，会在TC环境下编程实现三次BEZIER曲线的绘制；
4、通过实验，进一步理解和掌握生成B样条曲线的算法；
5、掌握B样条曲线的基本生成过程；
6、通过编程，会在TC环境下编程实现三次B样条曲线的绘制。

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
4学时，必做实验
实验内容
1、编程实现三次BEZIER曲线的绘制；
2、编程实现三次B样条曲线的绘制。

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、进行特殊模式的运行测试，并结合情况进行调整；
5、对运行结果进行保存与分析；
6、打印源程序或把源程序以文件的形式提交；
7、按格式书写实验报告。

分析与思考
1、考虑用三次BEZIER或B样条曲线绘制小松鼠等复杂图案；
2、能否写出三次BEZIER和B样条曲线的转换程序。

实验5 设计实验
实验目的
1、通过实验，综合运用计算机图形学的知识、原理和算法；
2、掌握具有真实感图形的生成过程；
3、通过编程，会在TC环境下编程实现真实感图形的绘制。

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
4学时，必做实验
实验内容
自选算法，绘制具有真实感的三维物体，以下为参考内容：
（1）人造卫星绕地球运行的模拟；
（2）发出光芒的闪闪红星；
（3）飘动的红旗等。

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、进行特殊模式的运行测试，并结合情况进行调整；
5、对运行结果进行保存与分析；
6、打印源程序或把源程序以文件的形式提交；
7、按格式书写实验报告。

分析与讨论
1、考虑如何实现真实感图形交互控制，以达到灵活的控制效果。

2、考虑如何实现真实感图形的多幅图动画显示效果的设计与实现。