计算机图形学实验二 基本图形

1、实验二 基本图形（元）生成技术（一） 直线生成算法一、实验目的 在一个图形系统中，基本图形（也称为图元、图素等）的生成技术是最基本的，任何复杂的图形都是由基本图形组成的，基本图形生成的质量直接影响该图形系统绘图的质量。所以，需要设计出精确的基本图形生成算法，以确保图形系统绘图的精确性。本次实验的目的就是验证直线生成的三种扫描算法，并要求对基本算法进行扩充和改进，包括：利用Visual C+实现三种直线生成算法，验证算法的正确性；二、实验任务1 理解三种直线生成算法思想，写出实现程序；2 添加鼠标功能，实现交互式画直线程序；3 将10个像素作为步距单位，编出Bresenham算法的示例。三、基本

2、知识和实验步骤任务一：实现DDA画线程序实验步骤：1 建立一个DDALine的工程文件；2 添加ddaline()成员函数方法：在工作区中选择CLASSVIEW类窗口，右击CDDAlineView类，选择“add member function”，定义如下的成员函数：void ddaline(CDC* pDC,int x0,int y0,int x1,int y1,COLORREF color);3 编写自定义的成员函数ddaline()程序 void CDDALineView:ddaline(CDC* pDC, int x0, int y0, int x1, int y1, COLORREF

3、 color) int length,i; float x,y,dx,dy; length=abs(x1-x0); if (abs(y1-y0)>length) length=abs(y1-y0); dx=(x1-x0)/length; dy=(y1-y0)/length; x=x0+0.5;y=y0+0.5; for (i=1;i<=length;i+) pDC->SetPixel(int)x,(int)y,color); x=x+dx;y=y+dy; 4编写OnDraw()函数void CDDALineView:OnDraw(CDC* pDC)CDDALineDoc* p

4、Doc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data here ddaline(pDC,100,100,400,100,RGB(255,0,0); ddaline(pDC,400,100,400,400,RGB(0,255,0); ddaline(pDC,400,400,100,400,RGB(0,0,255); ddaline(pDC,100,400,100,100,RGB(255,255,0); ddaline(pDC,100,100,400,400,RGB(255,0,255); ddal

5、ine(pDC,100,400,400,100,RGB(0,255,255);5编译、调试和运行程序，查看程序结果。任务二、放大10倍后，算法演示程序 先画出（100，100）到（600，400）大小为10的网格，然后从（100，100）以10为单位，计算出直线上各个像素位置。步骤：1 建立DDA2Line工程；2 在OnDraw()函数中画出网格，并调用DDA2Line()函数 void CDDA2LineView:OnDraw(CDC* pDC)CDDA2LineDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw co

6、de for native data here/画网格int gi,gj;/画横线pDC->TextOut(90,90,"(100,100)");pDC->MoveTo(100,100);for(gj=100;gj<=400;gj=gj+10) pDC->MoveTo(100,gj);pDC->LineTo(600,gj);/画竖线 pDC->MoveTo(100,100);for (gi=100;gi<=600;gi=gi+10) pDC->MoveTo(gi,100);pDC->LineTo(gi,400); pDC

7、->TextOut(590,410,"(600,400)");/画出像素点DDA2line(pDC,100,100,600,400,RGB(255,0,0);3添加DDA2Line()成员函数方法：在工作区中选择CLASSVIEW类窗口，右击CDDAlineView类，选择“add member function”，定义如下的成员函数：void DDA2Line(CDC* pDC,int x0,int y0,int x1,int y1,COLORREF color);4.编写DDA2Line()函数 void CDDA2LineView:DDA2line(CDC *p

8、DC, int x0, int y0, int x1, int y1, COLORREF color) int length,i,tx,ty; float x,y,dx,dy; length=abs(x1-x0); if (abs(y1-y0)>length) length=abs(y1-y0); dx=(float)(x1-x0)/length; dy=(float)(y1-y0)/length; /char tbuf20; /sprintf(tbuf,"dx,dy=%f,%f",dx,dy); /AfxMessageBox(tbuf); x=x0;y=y0; fo

9、r (i=0;i<=length;i=i+10) tx=(int)(x+5)/10)*10; ty=(int)(y+5)/10)*10; pDC->SetPixel(tx,ty,color); pDC->Ellipse(tx-5,ty-5,tx+5,ty+5); x=x+dx*10;y=y+dy*10; 5.调试、运行程序任务三、加入鼠标功能，实现交互式画直线 第一步：建立DDAMouseLine工程文件；第二步：向视图类中添加自定义的成员变量 用鼠标右键单击视图类，选择“Add Member Variable”,添加下面三个成员变量。proctected : CPoint

10、m_p1; / 起点 CPoint m_p2; /终点 int m_ist; /区别，m_ist=0，表示直线起点， /m_ist=1，表示直线终点 第三步：向视图类中添加自定义的成员函数原型： public: void DDAMouseLine(CDC *pDC, int x0, int y0, int x1, int y1, COLORREF color);第四步：在视图类CPP文件的构造函数中初始化成员变量。 视图类的构造函数名与该视图类的名字相同。在视图类中选择构造函数，如：CDDAMouseLineView()，用鼠标左键双击，输入下面程序代码：CDDAMouseLineView:C

11、DDAMouseLineView()/ TODO: add construction code here m_p1.x=0; m_p1.y=0; /起点 m_p2.x=0; m_p2.y=0; /终点 m_ist=0; /0，第1点；1，第2点；第五步：在视图类的OnDraw()函数中加入下列代码，实现视图绘图。 void CMouseSpringView:OnDraw(CDC* pDC)CMouseSpringDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc); / TODO: add draw code for native data herepDC-

12、>SelectStockObject(NULL_BRUSH);DDAMouseLine(pDC,m_p1.x,m_p1.y,m_p2.x,m_p2.y,RGB(255,0,0); / 调用自定义的成员函数,用鼠标画直线第六步：向视图类中添加鼠标OnLButtonDown()函数消息响应函数，并输入鼠标处理程序代码。void CMouseSpringView:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultCDC *pDC=GetDC

13、(); pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH);if (!m_ist) /是起点m_p1=m_p2=point; /纪录第一次单击鼠标位置，定起点m_ist+;elsem_p2=point; /记录第二次单击鼠标的位置，定终点的点m_ist-; / 为新绘图作准备DDAMouseLine(pDC,m_p1.x,m_p1.y,m_p2.x,m_p2.y,RGB(255,0,0); /绘制新直线ReleaseDC(pDC); /释放设备环境CView:OnLButtonDown(nFlags, point);第七步：添加成员函数的程序代码。 void CDDAM

14、ouseLineView:DDAMouseLine(CDC *pDC, int x0, int y0, int x1, int y1, COLORREF color) int length,i; float x,y,dx,dy; length=abs(x1-x0); if (abs(y1-y0)>length) length=abs(y1-y0); dx=(float)(x1-x0)/length; dy=(float)(y1-y0)/length; x=x0+0.5;y=y0+0.5; for (i=1;i<=length;i+) pDC->SetPixel(int)x,(

15、int)y,color); x=x+dx;y=y+dy; /pDC->MoveTo(x0,y0);/pDC->LineTo(x1,y1);第八步：编译运行程序，验证运行结果。程序改进，添加橡皮筋绘图技术，实现交互式画直线。 向视图类中添加鼠标OnMouseMove ()函数消息响应函数，并输入鼠标处理程序代码。void CDDAMouseLineView:OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultCDC *pDC=GetDC

16、(); int nDrawmode=pDC->SetROP2(R2_NOT); /设置异或绘图模式，并保存原来绘图模式pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH);if(m_ist=1)CPoint prePnt,curPnt; prePnt=m_p2; /获得鼠标所在的前一位置curPnt=point;/绘制橡皮筋线DDAMouseLine(pDC,m_p1.x,m_p1.y,prePnt.x,prePnt.y,RGB(255,0,0);/DrawCircle(pDC,m_bO,prePnt); /用异或模式重复画圆，擦出所画的圆DDAMouseLine(

17、pDC,m_p1.x,m_p1.y,curPnt.x,curPnt.y,RGB(255,0,0); /DrawCircle(pDC,m_bO,curPnt); /用当前位置作为圆周上的点画圆m_p2=point; pDC->SetROP2(nDrawmode); /恢复原绘图模式ReleaseDC(pDC); /释放设备环境CView:OnMouseMove(nFlags, point);四、实验结果和分析1 查看实验结果，验证算法的正确性；2 对程序进行分析和比较，你还能提出哪些改进和扩充？例如：（1）线刷子绘制直线和圆；（2）方形刷子绘制直线和圆；（3）虚线和点划线的绘制；五、实验总

18、结 总结从本次实验中学到了那些知识点或者有哪些感受?实验三 基本图形（元）生成技术（二） 圆、椭圆生成算法(4学时)一、实验目的编写圆和椭圆的扫描转换算法程序，验证算法的正确性。二、实验任务1 编写中点画圆法的扫描转换程序，考虑原点在（x0,y0）处程序的改动；2 添加鼠标程序，实现交互式画圆；3 编写中点画椭圆法的扫描转换程序；4 添加鼠标程序，实现交互式画椭圆；三、实验内容任务一：中点画圆法的扫描转换算法编写中点画圆法的扫描转换程序，考虑原点在（x0,y0）处程序的改动；分析：考虑圆心不再原点，设圆心坐标为（x0,y0）。通过平移坐标原点到圆心，则第二个8分圆上一点p(x,y)，其原始坐标

19、为 x=x+x0 y=y+y0 即p1（x0 +x, y+y0）其它7个对称点分别是：p2（x0+y,y+x0）, p3 (x0+y,y0-x)，p4 (x0+x,y0-y)，p5 (x0-x,y0-y)，p6 (x0-y,y0-x)，p7 (x0-y,y0+x)，p8 (x0-x,y0+y)O(0,0)YX (x0,y0)R (x0+R,y0) p(x,y)XY p1（x0 +x, y+y0） p2（x0+y,y+x0） p3 (x0+y,y0-x) p4 (x0+x,y0-y)） p5 (x0-x,y0-y) p6 (x0-y,y0-x) p7 (x0-y,y0+x) p8 (x0-x,y

20、0+y)算法程序如下：MidpointCircle(int x0,int y0,int r, int color) int x,y;float d;x=0;y=r;d=1.25-r;CirPot(x0,y0,x,y,color);while (x<=y) if(d<0) d+=2*x+3; x+; else d+=2*(x-y)+5; x+; y-; CirPot(x0,y0,x,y,color); /* while*/ /* MidpointCiecle */ int CirPot(int x0,int y0,int x,int y,int color) Setpixel(x0+

21、x),(y0+y); Setpixel(x0+y),(y0+x); Setpixel(x0+y),(y0-x); Setpixel(x0+x),(y0-y); Setpixel(x0-x),(y0-y); Setpixel(x0-y),(y0-x); Setpixel(x0-y),(y0+x); Setpixel(x0-x),(y0+y);程序实现步骤：（1） 建立MidPointCircle工程文件；（2） 右击CMidPointCircleView类，建立成员函数 void MidpointCircle(CDC *pDC,int x0, int y0, int r, COLORREF co

22、lor) int CirPot(CDC *pDC,int x0, int y0, int x, int y, COLORREF color) (3) 编写成员函数代码，程序如下：void CMidPointCircleView:MidpointCircle(CDC *pDC,int x0, int y0, int r, COLORREF color) /实现中点Bresenham画圆int CMidPointCircleView:CirPot(CDC *pDC,int x0, int y0, int x, int y, COLORREF color) pDC->SetPixel(x0+x

23、),(y0+y),color); pDC->SetPixel(x0+y),(y0+x),color); pDC->SetPixel(x0+y),(y0-x),color); pDC->SetPixel(x0+x),(y0-y),color); pDC->SetPixel(x0-x),(y0-y),color); pDC->SetPixel(x0-y),(y0-x),color); pDC->SetPixel(x0-y),(y0+x),color); pDC->SetPixel(x0-x),(y0+y),color);return 0;（4）编写OnDr

24、aw(CDC* pDC)函数，程序如下：void CMidPointCircleView:OnDraw(CDC* pDC)CMidPointCircleDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data hereMidpointCircle(pDC,100, 100, 10, RGB(255,0,0); MidpointCircle(pDC,500, 300, 60, RGB(255,255,0);（6） 编译、运行程序，查看结果。任务二：添加鼠标程序，实现交互式画圆 在任务1的基

25、础上，完成下列步骤： （1）向视图类中添加自定义的成员变量 用鼠标右键单击视图类，选择“Add Member Variable”,添加下面三个成员变量。proctected : int m_r; / 半径CPoint m_bO; / 圆心 CPoint m_bR; /圆上的点 int m_ist; /圆心与圆周上点的区别，m_ist=0，表示鼠标左击点为圆心， /m_ist=1，表示鼠标左击点为圆周上的点 （2）在视图类CPP文件的构造函数中初始化成员变量CMidPointCircleMouseView:CMidPointCircleMouseView()/ TODO: add constru

26、ction code here m_bO.x=0; m_bO.y=0; /圆心 m_bR.x=0; m_bR.y=0; /圆上的点 m_ist=0; /圆心与圆上的点区别 m_r=0; /圆的半径（3）向视图类中添加自定义的成员函数原型： public: int ComputeRadius(CPoint cenp,CPoint ardp);添加成员函数的程序代码：int CMouseSpringView:ComputeRadius(CPoint cenp, CPoint ardp) int dx=cenp.x-ardp.x; int dy=cenp.y-ardp.y; /sqrt()函数的调用

27、，在头文件中加入#include "math.h" return (int)sqrt(dx*dx+dy*dy);（4）向视图类中添加两个鼠标消息响应函数，并输入鼠标处理程序代码。 具体操作方法与鼠标示例1方法相同。一个是OnLButtonDown()函数，另一个是OnMouseMove()函数。程序如下：void CMidPointCircleMouseView:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) / TODO: Add your message handler code here and/or call default CDC

28、 *pDC=GetDC(); pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH);if (!m_ist) /绘制圆m_bO=m_bR=point; /纪录第一次单击鼠标位置，定圆心m_ist+;elsem_bR=point; /记录第二次单击鼠标的位置，定圆周上的点m_ist-; / 为新绘图作准备m_r=ComputeRadius(m_bO,m_bR);MidpointCircle(pDC,m_bO.x,m_bO.y,m_r,RGB(255,0,0);ReleaseDC(pDC); /释放设备环境CView:OnLButtonDown(nFlags, point);v

29、oid CMidPointCircleMouseView:OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point) / TODO: Add your message handler code here and/or call defaultCDC *pDC=GetDC(); int nDrawmode=pDC->SetROP2(R2_NOT); /设置异或绘图模式，并保存原来绘图模式pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH);if(m_ist=1)CPoint prePnt,curPnt; prePnt=m_bR; /获得鼠标所在的前一

30、位置curPnt=point;/绘制橡皮筋线 m_r=ComputeRadius(m_bO,prePnt); MidpointCircle(pDC,m_bO.x,m_bO.y,m_r,RGB(255,0,0);/用异或模式重复画圆，擦出所画的圆/DrawCircle(pDC,m_bO,prePnt); m_r=ComputeRadius(m_bO,curPnt); MidpointCircle(pDC,m_bO.x,m_bO.y,m_r,RGB(255,0,0); /用当前位置作为圆周上的点画圆m_bR=point; pDC->SetROP2(nDrawmode); /恢复原绘图模式Re

31、leaseDC(pDC); /释放设备环境CView:OnMouseMove(nFlags, point);任务三：编写中点画椭圆法的扫描转换程序程序实现步骤：(1) 建立MidPointEllise工程文件；(2)右击CMidPointElliseView类，建立成员函数 void MidpointEllise(CDC *pDC, int x0, int y0, int a, int b, COLORREF color) (3) 编写成员函数代码，程序如下：void CMidPointEllipseView:MidpointEllise(CDC *pDC, int x0, int y0, i

32、nt a, int b, COLORREF color) /实现中点Bresenham画椭圆 (4) 编写OnDraw()函数void CMidPointEllipseView:OnDraw(CDC* pDC)CMidPointEllipseDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);/ TODO: add draw code for native data hereMidpointEllise(pDC, 300, 200, 50, 20, RGB(255,0,0);（5）编译、运行程序。任务四：添加鼠标程序，实现交互式画椭圆程序实现步骤：（1）（

33、3）同上，建立MidPointElliseMouse工程文件。（4）添加成员变量protected:int b;int a; int m_ist;CPoint CenterPoint;CPoint RightBottom;CPoint LeftTop;（5）在构造函数中赋初值CMidPointElliseMouseView:CMidPointElliseMouseView()/ TODO: add construction code hereLeftTop.x=0;LeftTop.y=0; / 左上角坐标初值 RightBottom.x=0;RightBottom.y=0; / 右下角坐标初值

34、 CenterPoint.x=0;CenterPoint.y=0; / 中心点坐标初值a=0; b=0; /长轴和短轴长度 m_ist=0; /0:表示第一点，1:表示第二点(6) 添加OnLButtonDown（）函数void CMidPointElliseMouseView:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) / TODO: Add your message handler code here and/or call default CDC *pDC=GetDC(); pDC->SelectStockObject(NULL_BRUSH);if (!m_ist) /第一点，左上角LeftTop=RightBottom=point; /纪录第一次单击鼠标位置m_ist+;elseRightBottom=point; /记录第二次单击鼠标的位置m_ist-; / 为新绘图作准备CenterPoint.x=(LeftTop.x+RightBottom.x)/2; CenterPoint.y=(LeftTop.y+RightBottom.y)/2;a=(int)abs(RightBottom.x-LeftTop.x)/2;b=(int)abs(