华科图形学上机实验报告

1、计算机图形学上机实验报告计算机科学与技术学院班 级： CS1209 学 号： 指导教师： 何云峰 完成日期： 2014.12.2 实验一 Kock雪花曲线的生成1.1实验目的与要求实验目的：1) 掌握用迭代算法实现Kock雪花曲线的方法。2) 熟悉opengl语法的使用。3) 理解窗口到视区的变化。实验要求：利用opengl实现六次迭代后的Kock雪花曲线。1.2实验内容Kock雪花曲线的生成元是一个等边三角形，生成规则是将三角形三条边分别等分为三等分，首尾俩段保持不变，中间用俩段等长且互成60度角的直线段代替，这样每一条边被分成四段，可以求出新的4段直线段的5个端点坐标。迭代次数n=6次，构

2、造迭代函数，将新的直线段按上述规则再分，每次迭代后n-1，直到n=1时开始画线，就可以生成雪花曲线了。考虑用键盘控制迭代次数。按方向键上和方向键右，迭代次数加一；按方向键下和方向键左，迭代次数减一。1.3实验结果1) 初始图形（n=0）如图1-3-1所示。2) 迭代三次的Kock雪花曲线（n=3）如图1-3-2所示。 1.4体会本次实验是图形学的第一次实验，对opengl的用法并不是特别熟悉，所以刚开始不知道怎么做，后来在老师的指导下懂了一点，然后自己慢慢调试，最终做出来了。1.5源程序#include <windows.h>#include <gl/glut.h>#i

3、nclude <stdio.h>#include <math.h>int n=6;/n迭代次数int Kock(float ax,float ay,float bx,float by,int n) float x1,y1,x2,y2,x3,y3; x1=ax+(bx-ax)/3; y1=ay+(by-ay)/3; x2=(ax+bx)/2-(ay-by)*sqrt(3)/6; y2=(ay+by)/2-(bx-ax)*sqrt(3)/6; x3=ax+2*(bx-ax)/3; y3=ay+2*(by-ay)/3; if(n=0) glBegin(GL_LINE_STRI

4、P); glVertex2f(ax,ay); glVertex2f(bx,by); glEnd(); else if(n!=1) Kock(ax,ay,x1,y1,n-1); Kock(x1,y1,x2,y2,n-1); Kock(x2,y2,x3,y3,n-1); Kock(x3,y3,bx,by,n-1); else glBegin(GL_LINE_STRIP); glVertex2f(ax,ay); glVertex2f(x1,y1); glVertex2f(x2,y2); glVertex2f(x3,y3); glVertex2f(bx,by); glEnd(); return 0;v

5、oid Initial(void) glClearColor(1.0f,1.0f,1.0f,1.0f); /设置窗口背景颜色 glMatrixMode(GL_PROJECTION); /指定设置投影参数 gluOrtho2D(0.0,200.0,0.0,150.0); /设置投影参数void ChangeSize(GLsizei w, GLsizei h)if(h = 0)h = 1; glViewport(0, 0, w, h);/设置视区尺寸/ 重置坐标系统glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();/ 建立修剪空间的范围 if (w <

6、= h)glOrtho (0.0f, 300.0f, 0.0f, 300.0f*h/w, 1.0, -1.0); elseglOrtho (0.0f, 300.0f*w/h, 0.0f, 300.0f, 1.0, -1.0);void Display(void) float ax=60.0,ay=70.0,bx=260.0,by=70.0,cx,cy; cx=160.0; cy=100*sqrt(3)+70; glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f (1.0, 0.0, 0.0); Kock(ax,ay,bx,by,n); Kock(bx,by,cx,c

7、y,n); Kock(cx,cy,ax,ay,n); glFlush();void SpecialKeys(int key,int x,int y)/键盘控制函数 if(key=GLUT_KEY_LEFT|key=GLUT_KEY_DOWN)&&n>0) n-; printf("n=%dn",n); glutPostRedisplay(); else if(key=GLUT_KEY_RIGHT|key=GLUT_KEY_UP)&&n<6) n+; printf("n=%dn",n); glutPostRedis

8、play(); else printf("Warning!0n6n");int main(int argc,char*argv) glutInit(&argc,argv); /初始化，对命令行参数进行处理 glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); /设定窗口的显示模式（包括缓存和显示模式） glutInitWindowSize(400,300); /指定窗口的大小 glutInitWindowPosition(100,100); /指定窗口的位置 glutCreateWindow("Kock曲线正三角形"

9、;); /创建一个窗口 printf("n=6n"); glutDisplayFunc(Display); /设置当前窗口的显示回调函数 glutReshapeFunc(ChangeSize); /设置窗口再整形回调函数 glutSpecialFunc(SpecialKeys); /键盘方向键响应回调函数 Initial(); /完成窗口初始化 glutMainLoop(); /启动主GLUT事件处理循环 return 0;实验二 日地月运动模型2.1 实验目的与要求实验目的：1） 理解opengl中的变换方法和光照模型；2） 掌握产生阴影的方法；3） 了解深度测试，学会调

10、整观察的位置和方向。实验要求：实现太阳，地球和月亮的运动模型，并加上相应的光照模型。2.2 实验内容对老师给出的原子核模型例子做出修改，就可以得到类似于题目要求的模型。在所给代码上减少一个球，并且调整相应的球体大小和旋转步长，就得到了太阳，地球和月亮的运动模型。然后就需要加入光照，考虑建立三个漫反射光源，分别作用于太阳，地球和月亮，在画太阳前打开光源light0，关闭另外俩个光源，注意调整光源位置，得到太阳的球体模型。然后打开光源light1,关闭light0，画地球；再打开光源light2,关闭light1,画出月亮的模型。这样就能产生日地月模型的立体效果了。2.3 实验结果1） 地球与月亮

11、在太阳的左侧时，如图2-3-1所示。图 2-3-1 地月在太阳左侧时的运动图形2） 地球与月亮在太阳的前侧时，如图2-3-2所示。图2-3-2 地月在太阳前侧时的运动图形图2-3-3 地月在太阳右侧时的运动图形3） 地球与月亮在太阳的后侧时，如图2-3-4所示。图2-3-4 地月在太阳后侧时的运动图形2.4 体会老师给出了相应的原子核例子，所以做出日地月的运动模型还是相对比较轻松的。我们主要做的就是改变相对运动的速度和光照，光照方面对我来说较难，但最终在老师和同学的指导下完成了实验内容。2.5 源程序#include <windows.h>#include <gl/glut.

12、h>void Initial()glEnable(GL_DEPTH_TEST); / 启用深度测试glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );/背景为白色GLfloat mat_ambient= 0.2f, 0.2f, 0.2f, 1.0f ;GLfloat mat_diffuse= 0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f ;GLfloat mat_specular = 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f ;GLfloat mat_shininess = 50.0f ; /定义3个漫反射光源GLfloat light0_diffuse= 1

13、.8f, 1.8f, 0.0f, 1.0f;GLfloat light0_position = 1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f ;GLfloat light1_diffuse= 0.0f, 0.0f, 5.0f, 1.0f ;GLfloat light1_position = 0.0f, 30.0f, -250.0f, 1.0f ; GLfloat light2_diffuse= 5.0f, 0.0f, .0f, 1.0f ;GLfloat light2_position = 0.0f, 30.0f, -250.0f, 1.0f ;GLfloat spot_direction=

14、1.0f, 1.0f, -1.0f;glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mat_ambient);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mat_diffuse);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SHININESS,mat_shininess);glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light0_diffuse);glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,lig

15、ht0_position);glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,light1_diffuse);glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,light1_position);glLightfv(GL_LIGHT2,GL_DIFFUSE,light2_diffuse);glLightfv(GL_LIGHT2,GL_POSITION,light2_position);glEnable(GL_DEPTH_TEST);void ChangeSize(int w, int h)if(h = 0)h = 1; glViewport(0, 0, w, h); /

16、 设置视区尺寸glMatrixMode(GL_PROJECTION); / 指定当前操作投影矩阵堆栈glLoadIdentity(); / 重置投影矩阵GLfloat fAspect;fAspect = (float)w/(float)h; / 计算视区的宽高比gluPerspective(45.0, fAspect, 1.0, 500.0); / 指定透视投影的观察空间glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();void Display(void)static float fElect1 = 0.0f; / 绕核旋转的角度static float

17、fElect2 = 0.0f;glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); /清除颜色和深度缓冲区glMatrixMode(GL_MODELVIEW); / 指定当前操作模型视图矩阵堆栈glLoadIdentity(); / 重置模型视图矩阵glTranslatef(0.0f, 0.0f, -250.0f); /将图形沿z轴负向移动 /绘制太阳 glEnable(GL_LIGHTING); glEnable(GL_LIGHT0); glDisable(GL_LIGHT1); glDisable(GL_LIGHT2);glColor3f(

18、1.0f, 0.0f, 0.0f);glutSolidSphere(20.0f, 30, 30); glDisable(GL_LIGHT0); glEnable(GL_LIGHT1); /绘制地球glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);glPushMatrix(); / 保存当前的模型视图矩阵glRotatef(fElect1, 0.0f, 1.0f, 0.0f); / 绕y轴旋转一定的角度glTranslatef(90.0f, 0.0f, 0.0f); / 平移一段距离glutSolidSphere(8.0f, 15, 15); / 画出第一个电子 glDisable(GL_LIGHT1); glEnable(GL_LIGHT2); /绘制月亮glRotatef(45.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); /绕z轴旋转45°glRotatef(fElect2, 0.0f, 1.0f,