计算机图形学基础实验指导书

《计算机图形学基础》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：必修

课程编号：

适应专业：计算机科学与技术；软件工程

学时学分：总学时48，实验学时10 2，总学分2

编写人：王创存

一、实验课程任务与要求

1. 目的与任务：

计算机图形学实验教学是为了将学生的计算机操作能力、分析能力、工程设计能力与应用实践结合起来，引导学生由浅入深地掌握计算机图形学理论与算法，掌握交互构图能力，具备工程应用的图形学基础。本实验教学主要内容是要求学生用Visual Basic编程实现各种图形的绘制，强化学生的程序设计能力和程序调试能力，使学生巩固所学各种图形的生成算法的理论知识。实践教学共包括十项内容。

2. 实验基本要求：（以软件设计为主要表现形式）

●上机前应准备好实验的程序设计算法描述与关键分析内容;

●准备好程序测试数据和设备操作步骤，上机调试、运行;

●完成每个实验后进行数据与程序对比分析，给出运行结果。

二、实验内容与学时安排

实验一、图形输入/输出设备的操作使用及简单图形的输出（2学时）

要求：（1）掌握图形设备的操作过程；测试图形设备的分辨率、性能；

（2）图形软件包与外部设备的连接参数配置；

（3）利用图形软件包绘制简单图形并在设备上输出；

（4）设计菜单，实现人机交互方式控制图形设备进行简单操作

实验二、编程环境及图形绘制基础练习（2学时）

题目：绘制分形树

基本要求：

）数据输入项为：树干的起点坐标，树干长度，树枝倾斜角度，树枝层数，最短树枝;

）结果直接输出在窗体中。

附加要求：（1）通过用户输入可改变线型（实线、虚线与点划线）。

（2）通过用户输入可改变线宽。

实验三、直线的绘制（2学时）

题目：用逐点比较法或中点Bresenham法实现直线的绘制

基本要求：

）数据输入项为：直线的起点与终点坐标；

）直线与圆输出在PictureBox控件中；

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

实验四、圆的绘制（2学时）

题目：用逐点比较法或中点Bresenham法实现圆的绘制

基本要求：

）数据输入项为：圆心坐标与半径；

）直线与圆输出在PictureBox控件中；

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

实验五、椭圆的绘制（2学时）

题目：用中点Bresenham法及其改进算法实现椭圆的绘制

基本要求：

）数据输入项为：椭圆的长短轴；

）椭圆输出在PictureBox控件中；

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

实验六、区域填充（2学时）

题目：用种子填充算法（或扫描线填充算法）填充任一多边形域

基本要求：

1）数据输入项为：多边形的顶点数、各顶点x,y坐标；对于种子填充算法要输入种子象素的x,y坐标；对于扫描线填充算法要输入扫描线间距；

）填充区域输出在PictureBox控件中。

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

附加要求：（1）填充区中可内嵌多个多边形。

（2）对于扫描线填充算法使用一定距离的字符填充。

实验七、矢量字符或符号的绘制（2学时）

题目：矢量字符的绘制

基本要求：

）以一定规则建立矢量字符库文件。要求至少存三个字符的信息，每个字符至小有一个编码。）数据输入项为：字符编号及输出坐标。

）程序设计要求：根据用户输入的字符编号，从矢量字符库文件提取该字符相应的笔划，并输出在PictureBox控件中。

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

附加要求：字符可放大、缩小与旋转变换。

实验八、二维图形变换（一）（2学时）

题目：绘制常见几何图形，并进行平移、错切及比例变换

基本要求：

）将给定几何图形进行平移、错切、及比例变换；

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

实验九、二维图形变换（二）（2学时）

题目：绘制常见几何图形，并进行对称、旋转及组合变换

基本要求：

）将给定几何图形进行对称、旋转及组合变换；

）保存图形绘制结果，将该实验加入到菜单中去。

实验十、图形的裁剪（2学时）

题目：用编码法裁剪二维线段或用逐边裁剪算法裁剪多边形

基本要求：

）数据输入项为：裁剪窗口的四条边坐标；对于编码法裁剪二维线段要输入线段的起点与终点x,y坐标。对于逐边裁剪算法裁剪多边形要输入多边形的顶点数及各顶点x,y坐标。

）裁剪前与裁剪后的结果输出在PictureBox控件中。

附加要求：对于裁剪多边形可由用户控制裁剪的边逐边裁剪。

三、实验考核

预先准备情况及上机实际操作综合评分。

四、设备及器材配置

（1）有快速的较高性能微机和较大内存与硬盘的设备；

（2）有基本的图形I/O设备（鼠标、扫描仪、绘图仪、打印机、触摸屏等）；

（3）有相应的配套软件Visual Basic程设环境、AutoCAD 、3DS、配置OpenGL软件包；

（4）有易耗品的配备，如打印机、色带、绘图笔、绘图纸等；

（5）设备数量能适应学生人数。

五、教材

参考课程教材《计算机图形学基础》及相关的软件开发环境。