计算机图形学上机报告

计算机图形学上机实验内容

注：

（1）下文中所说课本指：交互式计算机图形学－基于OpenGL的自顶向下方法（第五版）

（2）实验指导仅供参考。

实验1： Graphics Performance

（参考课本第2章 图形学编程） 预计8 小时

实验目的：

熟悉OpenGL应用程序基本架构

了解图形系统的性能

实验内容：

1. 利用Glut库，编写一个OpenGL程序，实现以下功能：

仿照课本2.4.3的例子，绘制若干OpenGL基本体素（三角形、三角形带、四

边形、四边形带）构成的球体，注意球体绘制与球体划分的区别。

可以控制改变球的数量和球的体积，来改变基本体素的数量以及顶点的数

量。

可以通过改变glPolygonMode，切换是否填充所绘制的基本体素。

利用函数glutGet(GLUT_ELAPSED_TIME)（returns the time in milliseconds

since glutInit or the first invocation of the function）统计绘制时间

2. 仔细观察各种不同条件下的绘制时间，完成一份实验报告，报告中包含以下

问题的实验数据统计以及结论：

填充与非填充的情况下，每秒绘制三角形的数目

三

计算机图形学 实验指导书

计算机科学与信息工程学院

目录

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

1

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。

湖北大学2012—2013学年度第二学期课程考试 试题纸（第 1 页 共 6 页）

1. 显示器1024×768分辨率，256灰度的图象，至少需要_____768423________字节（byte）保存128×100大小的图像，若显示同样分辨率的真彩色（2）图象，则至少需要_____________字节保存。 2.对于平面上任意一点p(xp,yp),代入半径为r的圆方程中，若xp+yp-r<0，则p在圆内，若xp+yp-r>0，则p在圆外。 3.计算机图形所研究的基本图形算法主要考虑__________和___________作为重要因数。 4.比例变换可以改变图形的___大小__________和___形状__________。 5.反映曲线变化方向趋势的属性是___________,反映曲线变化的平缓度是___________. 6. 线段裁剪的裁剪窗口定义为__________和__________。 7. 线宽的绘制时可依据直线的斜率选择__线刷子________和___方形刷子_______。 8. 字符的型状存储方式有__矢量________和__标量________。 9. (x, y, z)点的齐次坐标是_(hx, hy, hz，h)_________,

湖北大学2012—2013学年度第二学期课程考试 试题纸（第 1 页 共 6 页）

1. 显示器1024×768分辨率，256灰度的图象，至少需要_____768423________字节（byte）保存128×100大小的图像，若显示同样分辨率的真彩色（2）图象，则至少需要_____________字节保存。 2.对于平面上任意一点p(xp,yp),代入半径为r的圆方程中，若xp+yp-r<0，则p在圆内，若xp+yp-r>0，则p在圆外。 3.计算机图形所研究的基本图形算法主要考虑__________和___________作为重要因数。 4.比例变换可以改变图形的___大小__________和___形状__________。 5.反映曲线变化方向趋势的属性是___________,反映曲线变化的平缓度是___________. 6. 线段裁剪的裁剪窗口定义为__________和__________。 7. 线宽的绘制时可依据直线的斜率选择__线刷子________和___方形刷子_______。 8. 字符的型状存储方式有__矢量________和__标量________。 9. (x, y, z)点的齐次坐标是_(hx, hy, hz，h)_________,

计算机图形学基础 第一章

1.名词解释：

图形：从客观世界物体中抽象出来的带有颜色信息及形状信息的图和形。

图像：

点阵法：是用具有灰度或颜色信息的点阵来表示的一种方法。

参数法：是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图像的一种方法。 2.图形包括那两方面的要素，在计算机中如何表示他们？

构成图形的要素可以分为两类：一类是刻画形状的点、线、面、体等几何要素；另一类是反 映物体本身固有属性，如表面属性或材质的明暗、灰度、色彩等非几何要素。

3.什么叫计算机图形学？分析计算机图形学，数字图像处理和计算机视觉学科间的关系。 计算机图形学是研究怎样利用计算机来显示、生成和处理图形的原理、方法和技术的一门学 科。【关系图在课本第一页】

4，有关计算机图形学的软件标准有哪些？

计算机图形核心系统（GKS）及其语言联编、计算机图形元文件（CGM），计算机图形接口 （CGI），基本图形转换规范（IGES）、产品数据转换（STEP）

6.试发挥你的想象力，举例说明计算机图形学有哪些应用范围，解决的问题是什么？ 【具体参照课本第5页】

第二章 1.名词解释

LCD:就是LiquidCrystalDisplay,它是利用液晶的光电效应，通过施加电压改变液

计算机图形学

计算机图形学

东北大学机械工程与自动化学院 工程图学教学与研究中心

肖平阳

计算机图形学

计算机图形学

计算机图形学

绪

论

随着计算机软、硬件的发展，计算机图形学已成为一门成 熟的学科，在计算机应用领域占有重要内容地位。 计算机图形学的定义 ISO(国际标准化组织)对其定义为：计算机图形学是研究通 过计算机将数据转换为图形，并在专用显示设备上显示的原理、 方法和技术的学科。 计算机图形学的IEEE定义 Computer graphics is the art or science of producing graphical images with the aid of computer.注：Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 美国电子和电气工程师协会

计算机图形学

计算机图形学发展简史1950年 第一台图形显示器作为美国麻省理工学院(MIT)旋风I号 (Whirlwind I)计算机的附件诞生了。该显示器用一个类似于示 波器的阴极射线管(CRT)来显示一些简单的图形。

1958年 美国Calcomp公司由联机的数字记录仪发展成滚筒式绘图仪， GerBer公司把数控机床发展

计算机图形学主讲人：陈学工(tel:07318836763 email:csucxg@)

教材和参考书 教材– 计算机图形学，倪明田等，北京大学出版社，2000 年。

参考书– 1、OpenGL编程指南(第七版),Dave Shreiner 等(李军等译),机械工业出版社，2010年。 – 2、计算机图形学(第三版),Donald Hearn,电 子工业出版社，2004年。 – 3、计算机图形学基础，唐泽圣等，清华大学出版 社，2001年。2

本课程的学习内容 1、图形软件包 2、用VC++编写OpenGL程序 3、图形变换 4、图元绘制 5、颜色和光照 6、混合、反走样和雾化 7、显示列表、位图和图像 8、纹理映射 9、复杂图形绘制3

一、图形软件包 1、Direct 3D和DirectX– DirectX是微软公司的多媒体应用软件包， Direct 3D是其中的一部分。DirectX支持图形、 音响、应用程序安装和设备管理等。 – Direct 3D至少支持游戏或其他应用中的12种 3D图形效果处理。

一、图形软件包 2、Heidi– Heidi主要应用于CAD和CAM技术中，如 AutoCAD、3D S

《计算机图形学》习题（中文）

一、填空题：

1．计算机图形学是指使用计算机通过（ ）在显示设备上构造出图形来。 答案：算法和程序

2．图象的分辨率指的是在水平和垂直方向上每单位长度所包含的（ ）数目。

答案：象素点

3．计算机图形系统由硬件设备及相应的（ ）两部分组成。 答案：程序系统（软件）

4．阴极射线管主要由3部分组成：电子枪、（ ）和荧光屏。 答案：偏转系统 5．直线的属性包括：（ ）、（ ）和线色。

答案：线型 线宽

6．有些情况下屏幕的左上角象素点被认为是屏幕坐标系的原点。当把这个系统下的象素坐标(x,y)转换到以屏幕的左下角点为原点的坐标系下时，假定垂直方向象素点数目为m,则该点的坐标变为( ).

答案: (x,m-y-1)

7．Hermite 曲线是给定曲线段的两个端点坐标以及两端点处的（ ）来描述曲线的。 答案：切线矢量

8．Bezier曲线通过特征多边形的（ ）。 答案：起点和终点

9．交互式图形系统的基本交互任务包括（ ）、（ ）、数值输入及文字

输入。

答案：定位 选择

10.衡量C

洛阳师范学院信息技术

计算机科学与技术专业

课程教案

课 程 名 称 计算机图形学 授 课 人

一、 课程名称 ： 计算机图形学

二、 学 时 数：周学时4，共15周（60），3.5 学分 三、 课程开设：选修课 四、 课程类型：专业课

五、 使用教材：罗笑南主编，《计算机图形学》第三版，中山大学出版社 六、 教学参考文献：

1. 唐泽圣，周嘉玉，李新友.计算机图形学基础[M].北京:清华大学出版社,1995

2. 彭群生，鲍虎军，金小刚.计算机真实感图形的算法基础[M].北京:

科学出版社,1999

3. 孙家广等.计算机图形学(第三版)[M].北京:清华大学出版社,1998 4. 王汝传，邹北骥.计算机图形学[M].北京:人民邮电出版社,2002 七、 教学方法与手段：讲授与范例相结合，运用多媒体教学。 八、 教学要求：通过教学和实验，使学生

1.了解图形系统的框架及其涉及的软件、硬件技术；

2.了解图形学的基本问题，掌握图形学的基本概念、方法与算法； 3.对与图形相关的应用及当前的研究热点有一个初步认识； 4.具有一定实践体会和相关的编程能力。 九、 考核方式：平时成绩

第一章计算机图形学简介

1、什么是计算机图形学（定义）：计算机图形学是一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式的科学。计算机图形学一个主要的目的就是要利用计算机生成图形。

2、研究内容－－图形

○研究计算机生成的图形

○到处是计算机生成的图形：电视、书籍、杂志

○当前的屏幕

3、

图形系统的基本构成

4、光栅图形：也称为图像，以像素数组的形式贮存在帧缓冲区中。

利用光栅图形既可以绘制直线与曲线以及线框图，也可以生成填充的多边

形。

5、应用领域：

○科学可视化○计算机辅助设计○显示模拟○流程控制○图像处理○艺术、娱乐、出版业

计算机图形学应用举例：

※计算机辅助设计

应用领域：飞机、轮船、汽车外形，大规模集成电路，建筑，服装，玩具

优点：设计周期短，成本低，质量高

※科学计算可视化

–必要性：直接分析大量的测量数据或统计数据有困难

–目标：用图形表现抽象的数据

–应用领域：医学，遥感，流场等等

※信息可视化：信息流量，商业统计数据，股市行情……

※科技、教育、商业领域的交互式绘图

※计算机艺术

–书法、艺术图片

–输入工具：键盘、鼠标、手写笔等等

–软件工具：PhotoShop、CorelDraw、PaintBrush等等

–优点：功能多、创作轻松、调色方便等等

–缺点：目前难