opengl学习指导实验计算机图形学上机

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相关推荐

计算机图形学实验指导书

计算机科学与信息工程学院

实验一 OpenGL程序设计………………………………………….. 3 实验二二维基本图元的生成 ……………………………………….7 实验三二维图元的填充 ……………………………………………13 实验四二维图形的几何变换 ……………………….…………..….18 实验五裁剪………………………………………………………….. 23 实验六自由曲线………………………………………………….. 26 实验七造型技术………………………………………………….. 27 实验八交互式技术……………………………………………….. 32 实验九真实感图形的绘制……………………………………….. 37

计算机图形学实验指导

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、实验内容：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。

实验一 OpenGL程序设计

一、实验学时 2学时二、实验类型学习型实验三、实验目的和要求

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、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 #include #include #include //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 (\//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); }

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。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。

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，

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

试一试。

程序可以有多组glBegin()、glEnd()并列的形式，如：

... ...

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

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);

实验二二维基本图元的生成

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、建立工程步骤

1、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。

2、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。

增量法画直线

void CALLBACK dda(void) {

int x1=10; int x2=400; int y1=10; int y2=500; int k,i;

float x, y, dx, dy; k = abs(x2-x1); if (abs(y2-y1)>k) k = abs(y2-y1); dx = (float)(x2-x1)/k; dy = (float)(y2-y1)/k; x = (float)x1; y = (float)y1;

glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

//开始画一根白线

//清除缓存

glBegin(GL_LINES); //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 for(i = 0; i

{ glVertex2f((int)(x), (int)(y));

glVertex2f((int)(x+dx), (int)(y+0.5+dy));

//g.drawLine((int)(x+.5f), (int)(y+.5f), (int)(x+.5f), (int)(y+.5f));

x = x+dx; y = y+dy;

glColor3f (1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

glEnd();

//画线结束

glFlush (); //绘图结束

}

//中点法画直线

//void CALLBACK bresenham(Graphics g, int xs, int ys, int xe, int ye) void CALLBACK bresenham(void) { int xs=10; int xe=400; int ys=10; int ye=500; int i;

int dx = xe-xs; int dy = ye-ys; int e = 2*dy-dx; int x = xs; int y = ys;

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);

for( i= 0;i < dx; i++) { glVertex2f((int)(x), (int)(y)); if(e>=0) {

y=y+1;

e=e-2*dx; } x=x+1; e=e+2*dy;

glVertex2f((int)(x), (int)(y)); //画点（x, y）

glColor3f (1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

glEnd();

//画线结束 glFlush ();

//绘图结束

}

//中点法画圆

//void bresenham_arc(Graphics g,int radius) void CALLBACK bresenham_arc(void) { int radius= 200; int x,y,d; x = 0; y = radius; d = 3-2*radius;

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);

while (x < y) {

glVertex2f((int)(x), (int)(y));

if(d<0) d=d+4*x+6; else

{ d=d+4*(x-y)+10; y--; }

x++;

glVertex2f((int)(x), (int)(y));

glColor3f (1.0f, 1.0f, 1.0f);

}

glColor3f (1.0f, 1.0f, 1.0f); if(x == y)

{

glVertex2f((int)(x), (int)(y));

}

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, 850); //初始化窗口位置、大小 auxInitWindow (\//初始化窗口，设置标题 myinit ();

//auxMainLoop(dda);

//auxMainLoop(bresenham);

auxMainLoop(bresenham_arc); //dda(0,0,500,600);

//auxMainLoop(display);

//循环运行display过程，display由用户编写 return(0); }

掌握对线型宽型的控制，将以上各图传入参数中增加线宽参数，查看图形绘制效果。

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、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 // include all the windows headers #include // include useful macros

// DEFINES ////////////////////////////////////////////////

// defines for windows

#define WINDOW_CLASS_NAME \

#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 \ 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、vc.net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、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 #include

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 #include

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：请试着修改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%;然后沿着初始中心旋转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，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，它们使用线框球体绘制函数实现。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 #include

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;

TempY=TempY*0.5;

mod=random(32766) % 3; switch(mod) { case 0: break;

case 1: TempX+=(double)StartX*0.5; break;

case 2: TempY+=(double)StartY*0.5; }

putpixel((int)TempX,(int)TempY,YELLOW); }

getch();

closegraph(); return 0; }

4、Mandelbrot集是特指在复平面上经过下列平方变换后不发散复数值Z的集合，平方变换为 Z0=Z; ZK=ZK-12+Z0; K=1,2,3,….N

即首先在复平面上选一点，然后计算变换位置Z2＋Z。下一步，求变换位置的平方再加上初始Z值。重复此步骤直到可以确定变换是否发散。复平面上的收敛区域边界就是Mandelbrot集。实现上述变换时，先在复平面上选一个窗口，然后将窗口上的位置映射到选定的屏幕视口中颜色编码的象素位置。变换式（即上面的公式）根据复平面上相应点的偏差率来选择象素颜色。复数大于2时，自平方算法下的结果将很快发散。因此，重复迭代Z时，，若复数的模大于2时就停止迭代。同时，迭代的次数通常取100和1000之间的某个值。根据迭代次数的多少，选择不同的颜色映射值。实现Mandelbrot集算法时，可以把集合主要部分包含在下列复平面区域中： -2.25＜＝Re(Z)<=0.75 -1.25<=Im(Z)<=1.25

通过选择更小的窗口或放大所选区域的图示，可以发现一些集合边界上的细节。 #include\

typedef struct {float x,y;}ComplexNum;

complexNum complexSquare(complexNum z) { complexNum zSquare; zSquare.x=z.x*z.x-z.y*z.y; zSquare.y=2*z.x*z.y; return zSquare; }

int mandelSqTransf(complexNum z0,int maxIter) { complexNum z=z0; GLint count =0;

/*quit when z*z>4 */ while ((z.x*z.x+z.y*z.y<=4.0) && (count

void mandelbrot(int nx,int maxIter,,float realmin,float realmax,float imagmin,float imagmax) { float realInc=(realmax-realmin)/nx; float imagInc=(imagmax-imagmin)/ny; ComplexNum z; int x,y; int cnt; for(x=0,z.x=realmin;x

实验八交互式技术

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

了解常用的交互式绘图技术，掌握简单的橡皮筋技术和菜单技术。四、实验内容

1、下面的代码使用OpenGL函数实现直线的橡皮筋技术绘制。请修改代码，实现矩形的橡皮筋技术。

提示：1）已知绘制矩形的函数是glRecti(GLint x1,GLint y1, GLint x2,GLint y2)。当然同学们也可以编写绘制矩形的代码。

2）代码说明

第一个说明：鼠标的运动。在主函数中有一函数glutMotionFunc()是运动回调函数。只要鼠标移动了与系统有关的少量位置，就会产生事件。它的通常用法就是在按下鼠标键的同时移动鼠标画曲线。其函数原型是：

void glutMotionFunc ( void ( *f ) ( int x , int y ) ) //(x,y)代表鼠标位置第二个说明：转换鼠标回调函数所返回的 y 值。因为鼠标回调函数的值是以屏幕坐标的形式给出，屏幕坐标系的原点为在屏幕左上角。而裁剪窗口使用的值和几何关系指定在世界坐标系下，其原点位于屏幕右下角。所以可以采用窗口高度 hh 减去鼠标得到的 y 值，得到准确的Y坐标值。 #include int i; int j;

GLint hh;

int xstart,ystart,xend,yend;

void mousemove(int xmove,int ymove) { glEnable(GL_COLOR_LOGIC_OP); glLogicOp(GL_XOR); glBegin(GL_LINES); glVertex2i(xstart,ystart); glVertex2i(xend,yend); glEnd(); xend=xmove; yend=hh-ymove; glBegin(GL_LINES); glVertex2i(xstart,ystart); glVertex2i(xend,yend); glEnd(); glFlush();

}

void mouseud (int btn,int state,int x,int y) { if (btn==GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_DOWN) { xstart = x; ystart = hh - y; xend=xstart; yend=ystart; } else if(btn==GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_UP) { xend =x; yend =hh-y; glDisable(GL_COLOR_LOGIC_OP); glBegin(GL_LINES); glVertex2i(xstart,ystart); glVertex2i(xend,yend); glEnd(); glFlush(); } }

void reshape(int w, int h) { glViewport(0,0,w,h); glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluOrtho2D(0.0,(GLfloat)w,0.0,(GLfloat)h); hh=h; glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); }

void init(void) { glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0); }

void display(void)

{ glColor3f(1.0,0.0,0.0); glFlush(); }

void main(int argc, char **argv) { glutInit(&argc,argv); glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE| GLUT_RGB); init(); glutInitWindowPosition(100,100); glutInitWindowSize(500,500); glutCreateWindow(\橡皮筋方式绘直线\ glutDisplayFunc(display); glutMotionFunc(mousemove); glutMouseFunc(mouseud); glutReshapeFunc(reshape); glutMainLoop(); }

2、菜单是交互式操作中非常好用的一种技术，GLUT提供了菜单这个窗口小组件技术。定义一个菜单至少有2个步骤。第一步，确定菜单中有哪些菜单项，即菜单中要显示哪些字符串。第二步，把特定的动作与行为“绑定”在一起。当用户松开将弹出一个菜单的鼠标键时，鼠标所在那一行的标识符就会传递给菜单回调函数。

1）顶级菜单由glutCreateMenu()创建，要为这个函数指定菜单回调函数的名称。其函数原型如下：

void glutCreateMenu ( void (*f) ( int value) ) //该函数为所创建菜单返回一个独一无二的标识符。

2）菜单项由glutAddMenuEntry()添加到当前菜单。每个菜单项由两个部分组成：为这个菜单项显示的字串和选择这个菜单项时返回的值。其原型如下：

void glutAddMenuEntry ( char *name, int value)

3）最后，通过glutAttachMenu()把菜单附加给一个鼠标键。其原型如下：

void glutAttachMenu ( int button ) //button一般指GLUT_RIGHT_BUTTON，GLUT_LEFT_BUTTON。 4）子菜单子菜单的名称在其父菜单中以菜单项的形式显示。 Void glutAddSubMenu ( char *name, int menu ) //添加一个名称为name的子菜单项，name将作为当前菜单中的下一项显示。Menu的值是创建子菜单时返回的子菜单标识符。注意：要创建子菜单的话，必须建立在主菜单前，以便能在建立主菜单时它的标识符传递给glutAddMenu()。

下面是一个创建菜单的代码。请修改代码，请创建一个标题为“Color”的第三项菜单，并由该菜单弹出三个下拉菜单：一个将三角形顶点变红色，一个将三角形顶点变蓝色，一个将三角形顶点颜色变绿色。

提示：1）创建一个回调函数void colorSubMenu (GLint colorOption)，让产生子菜单的glutCreateMenu（）函数调用。

2）令Glint subMenu = glutCreateMenu (colorSubMenu)。

2）函数glutAddSubMenu ( char *name, int menu )放在函数glutAddMenuEntry

(\后面，此时menu参数用subMenu替代。源码如下：

#include

GLsizei winWidth = 400, winHeight = 400; // Initial Display-window size.

GLfloat red = 1.0, green = 1.0, blue = 1.0; // Initial triangle color: white. GLenum fillMode = GL_SMOOTH; // Initial polygon fill: color interpolation.

void init (void) {

glClearColor (0.6, 0.6, 0.6, 1.0); // Set display-window color to gray.

glMatrixMode (GL_PROJECTION); gluOrtho2D (0.0, 300.0, 0.0, 300.0); }

void fillOption (GLint selectedOption) {

switch (selectedOption) {

case 1: fillMode = GL_FLAT; break; // Flat surface rendering. case 2: fillMode = GL_SMOOTH; break; // Gouraud rendering. }

glutPostRedisplay ( ); }

void displayTriangle (void) {

glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glShadeModel (fillMode); // Set fill method for triangle. glColor3f (red, green, blue); // Set color for first two vertices.

glBegin (GL_TRIANGLES); glVertex2i (280, 20); glVertex2i (160, 280);

glColor3f (red, 0.0, 0.0); // Set color of last vertex to red. glVertex2i (20, 100); glEnd ( );