计算机图形学课程设计

《计算机图形学》实验报告

题目：3D真实感场景绘制

姓名：郭继杰

学号： 68

班级：地信141

学院：理学院

指导老师：解山娟

日期： 2017年1月1日

一、实验目的

结合一学期所学计算机图形学知识，基于专业背景，使用OpenGL 绘制简单的3D真实感图形场景。

二、实验要求

应用光栅化算法、多边形裁剪计算以及消隐算法在场景绘制中，其中真实感场景绘制包括颜色模型、纹理模型、雾化模型、运动模型以及环境光、漫反射、镜面反射等光照模型设置。

三、实验小组及任务分工

小组成员任务分工

金城纹理贴图，颜色模型，雾化模型

郭继杰运动模型，光照模型

沈黎达材料收集，代码整合

四、实验内容

1.实验前期工作

前期工作经过小组成员充分讨论，资料收集，最终确定小组实验模板为以下两幅场景。目标是实现一艘简单3D帆船模型以及一辆3D小车模型

2.程序编译环境：Visual Studio 2012

3.光照模型建立过程

光照模型建立流程图:

设置光照模型相应指数

打开光源

光照模型设计过程有两点注意的是：

1、glShadeModel函数用于控制opengl中绘制指定两点间其他点颜色的过渡模式，参数一般为GL_SMOOTH、GL_FLAT，如果两点的颜色相同，使用两个参数效果相同，如果两点颜色不同，GL_SMOOTH会出现过渡效果，GL_FLAT 则只是以指定的某一点的单一色绘制其他所有点。

glShadeModel(GL_FLAT) 着色模式 glShadeModel(GL_SMOOTH)着色模式

（可以看出GL_SMOOTH模式下颜色更加光滑）

2、需要使用光照模型时必须启用，glEnable(GL_LIGHTING)（启用灯源）、glEnable(GL_LIGHT0)（启用光源），否则所有灯光效果都会无效。效果对比如下图所示。

（未启用灯光）（启用灯光）

（未启用灯光）（启用灯光）

4.颜色模型建立过程

1.设定多边形图形：OpenGL利用glBegin()函数画图形样式，里面的参数表示图形样式，这里以glBegin(GL_QUADS)为例，GL_QUADS表示绘制由四个顶点组成的一组单独的四边形。

2.设定颜色：OpenGL利用glColor3f(a，b，c)函数设置图形颜色，里面的参数表示设定颜色的颜色。

3.坐标设定：OpenGL利用glVertex3f(a,b,c)函数设置图形坐标，里面的参数表示坐标的位置。

以跑道颜色模型为例：

（未使用颜色模型）

（使用颜色模型）

5.雾化模型建立过程

雾是生活中比较常见的现象，有了雾化模型，场景会比较逼真。

1.建立过程及参数设定如下：

2.其中，设置雾气起始位置与结束位置可以使雾气浓度随运动模型变化。

3.效果对比

（未使用雾化）（使用雾化）

4.实验存在不足之处，由于本实验的场景绘制不是特别接近真实感，所以雾化模型的效果不是很好。

6．运动模型建立过程

1. 本次实验的运动模型主要由键盘按键响应发生。

2. 设定键盘按键响应函数

void specialKeyBoard(int key,int x,int y)

在主函数入口设定设置当前窗口的特定键的回调函数

glutSpecialFunc(specialKeyBoard);

glTranslatef(0,0,+delta_v);

glPushMatrix()和glPopMatrix()函数的使用，这两个函数在OpenGL中是模型视图矩阵堆栈，分别是压栈和出栈函数，防止坐标不稳定移动。确定每个模型都绘制在预期的位置。

以本次实验中小车模型画车轮为例：

这个函数中使用了堆栈的函数，为了使轮胎往预期的方向移动，否则，轮胎移动的效果会变成规则的向不同地方跳动，显的不切合实际。

3.最后，个人感觉OpenGL场景的实现最重要的是函数的调用以及流程控制运用。函数的重要性不言而喻。如果可以充分吸收模型中各类函数的用法，实现一个场景就不会那么困难，流程控制就是应该想好模型设计的顺序问题，顺序问题一旦解决，运用到程序中，思路清晰就会便于成功。

七、源代码实例

1.小车模型：

#include<>

#include<>

#include

#include<>

#include

#include

#include<>

#pragma comment( lib, "")

#pragma comment( lib, "")

#pragma comment( lib, "")

float delta_v=;

float r=,g=,b=;

float r1=,g1=,b1=;

float P[16];

float M[16];

static GLfloat xRot = ;

static GLfloat yRot = ;

static float elbow = 0 ,z=0;

//光线及材质的定义

GLfloat global_ambient[]={,,,}; //总体环境光设置

GLfloat light_ambient[]={, , , }; //环境光，通常定义在光源中

GLfloat light_diffuse[]={, , , }; //漫反射光（Diffuse Light）

GLfloat light_specular[]={, , , }; //和镜面反射光（Specular Light）。

GLfloat light_position[]={, , , }; //光源位置

GLfloat mat_specular1[]={, , , }; //镜面反射光材质材质

GLfloat mat_diffuse1[]={, , , }; //漫反射光材质

GLfloat mat_ambient1[]={, , , }; //环境光材质

GLfloat mat_shininess1={}; //镜面反射指数

GLfloat vertices[] [3] ={{,0,1},{,0,1},{,0,-1},{,0,-1},{,1,},{,1,},{,1,}, {,1,}};

GLfloat fogcolor[]={,,,};

GLuint texture[2]; //存储2个纹理

AUX_RGBImageRec *LoadBMP(CHAR *Filename) //载入位图图象

{

FILE *File=NULL; //文件句柄

if (!Filename) //确保文件名已提供

{

return NULL; //如果没提供，返回 NULL

}

File=fopen(Filename,"r"); //尝试打开文件

if (File) //判断文件是否存在

{

fclose(File); //关闭句柄

return auxDIBImageLoadA(Filename); //载入位图并返回指针

}

return NULL; //如果载入失败，返回 NULL

}

int LoadGLTextures() //载入位图(调用上面的代码)并转换成纹理{

int Status= FALSE; //状态指示器

AUX_RGBImageRec *TextureImage[2]; //创建纹理的存储空间

memset(TextureImage,0,sizeof(void *)*1);//将指针设为 NULL