计算机图形学实验一实验报告

《计算机图形学》实验1实验报告实验题目：用户坐标、视图坐标、Javaawt坐标概念的建立和应用实验内容：掌握用户坐标、视图坐标、Javaawt坐标概念，掌握三类坐标的转换算法。编写自己的算法函数，并形成Java语言程序包。编写程序调用验证之。参考程序：有两个示范程序MyCanvas.java和MyLineDrawApplet.java基本概念：用户坐标：是独立于设备的逻辑坐标,可以是用户用来定义设计对象的各种坐标。

视图坐标：是设备相关的坐标，随目标渲染设备不同而不同。

Java

awt坐标：使用java.awt时的坐标，即窗口显示图像时的边界坐标。。

填充：这个过程可以抽象的理解为以已知的线为中心，向周围扩展像素，然后对这些像素所在的方块进行着色。算法设计：功能：用户可根据自己输入的用户坐标，进行视图坐标与javaawt坐标之间的转换，反向的转换原理与正向相同。此外，该程序还可以进行一些基本图形的绘制和颜色的填充，如矩形，椭圆等图形。算法1：用户坐标向视图坐标的转换设userMinx、userMaxx分别为用户坐标系x轴的最小值与最大值，userMiny、userMaxy分别为用户坐标系y轴的最小值与最大值；viewMinx、viewMaxx分别为视图坐标系x轴的最小值与最大值，viewMiny、viewMaxy分别为视图坐标系y轴的最小值与最大值。通过坐标的压缩及平移实现坐标的转换。转换关系如下：viewX=viewMinx+(userX-userMinx)/(userMaxx-userMinx)*(viewMaxx-viewMinx)viewY=viewMiny+(userY-userMiny)/(userMaxy-userMiny)*(viewMaxy-viewMiny)算法实现：//将用户坐标的点转换到视图坐标 publicdoubleviewX(doublex){ doubles=(x-userMinx)/(userMaxx-userMinx); doublet=viewMinx[currentViewport]+s* //坐标的平移及压缩 (viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]); returnt; } publicdoubleviewY(doubley){ doubles=(y-userMiny)/(userMaxy-userMiny); doublet=viewMiny[currentViewport]+s* //坐标的平移及压缩 (viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]); returnt; }算法2：视图坐标向javaawt坐标的转换若令(viewX,viewY)为视图坐标，(x,y)为awt坐标，width、height分别为窗口的宽度和高度，则它们之间的转换关系为：X=viewX*widthY=viewY*height算法实现：//将视图坐标系的点转换到JavaAWT坐标 publicintgetIntX(doublex){ return(int)(windowWidth*x); //注意视图坐标0-1之间 } publicintgetIntY(doubley){ return(int)(windowHeight*(1-y)); //Y轴方向相反 }算法3：椭圆的绘制首先将从用户坐标获得的圆心坐标转换到javaawt坐标，将X、Y轴坐标分别投影在AWT坐标上，获得椭圆外切矩形的左上角X、Y轴坐标，即可绘制出椭圆。算法实现：//椭圆的画法（圆心坐标和两个半径） publicvoiddrawOval(doublex,doubley,doublexr,doubleyr){ //圆心从用户坐标转换到JavaAWT坐标 intix=getX(x); intiy=getY(y); intixr=getDimensionX(xr); //x轴半径投影到JavaAWT坐标 intiyr=getDimensionX(yr); //y轴半径投影 intx0=ix-ixr; //椭圆外切矩形的左上角x坐标 inty0=iy-iyr; //椭圆外切矩形的左上角y坐标 graphics.drawOval(x0,y0,2*ixr,2*iyr); } 代码：//文件名：MyCanvas.java//定义用户的canvas类，实现// 从用户坐标到视图的转换// 视图到JavaAWT坐标的转换// 用户坐标系的二维图形的描画方法，等//用编译命令javac-d.MyCanvas.java把本文件制作成包MyCanvas//在调用这个包的程序里加入语句importMyCanvas.MyCanvas;package MyCanvas; //制作的包名，这里包名和类名同importjava.io.*;importjava.awt.*;importjava.awt.image.*;//定义canvas类publicclassMyCanvasextendsComponent{ //用户坐标系范围缺省值([-1,1],[-1,1]) protecteddoubleuserMinx=-1; //用户坐标系X轴的最小值 protecteddoubleuserMaxx=1; //用户坐标系X轴的最大值 protecteddoubleuserMiny=-1; //用户坐标系Y轴的最小值 protecteddoubleuserMaxy=1; //用户坐标系Y轴的最大值 //视图的坐标范围缺省值([0,1],[0,1]) protecteddouble[]viewMinx; //各视图X轴最小值的数组 protecteddouble[]viewMaxx; //各视图X轴最大值的数组 protecteddouble[]viewMiny; //各视图Y轴最小值的数组 protecteddouble[]viewMaxy; //各视图Y轴最大值的数组 finalstaticintDefaultViewportMax=256; //缺省的视图数 protectedintviewportMax=DefaultViewportMax; //最大视图数 protectedintviewportNum=0; //当前视图数 protectedintcurrentViewport=0; //当前视图的索引号 //窗口大小 finalstaticintDefaultWindowSize=256; //缺省的窗口大小 protectedintwindowWidth=DefaultWindowSize; //窗口宽度 protectedintwindowHeight=DefaultWindowSize; //窗口宽度 //定义JavaAWT的Graphics和Component protectedGraphicsgraphics; //MyCanvas的Graphics数据类 protectedComponentcomponent; //MyCanvas的component数据类 protectedColorcurrentFrontColor=Color.white; //当前前景颜色 protectedColorcurrentBackColor=Color.white; //当前背景色 //构造方法 //缺省的构造方法中viewportMax=256 publicMyCanvas(Componenta){ component=a; //设定MyCanvas类所用的Component graphics=a.getGraphics(); //设定MyCanvas类所用的graphics windowWidth=a.getSize().width; //窗口宽度 windowHeight=a.getSize().height; //窗口高度 createViewport(DefaultViewportMax); //创建视图 } //创建视图 privatevoidcreateViewport(intmax){ currentViewport=0; //设定当前视图索引号 viewportMax=max; //设定视图数的最大值 viewMinx=newdouble[viewportMax]; //存放各视图X轴最小值 viewMaxx=newdouble[viewportMax]; //存放各视图X轴最大值 viewMiny=newdouble[viewportMax]; //存放各视图y轴最小值 viewMaxy=newdouble[viewportMax]; //存放各视图y轴最大值 viewMinx[currentViewport]=0.0; //设定当前视图的坐标轴范围 viewMiny[currentViewport]=0.0; viewMaxx[currentViewport]=1.0; viewMaxy[currentViewport]=1.0; viewportNum=1; //当前视图数 } //设定用户坐标系范围 publicvoidsetWindow(doublex1,doublex2,doubley1,doubley2){ userMinx=x1; //设定窗口（用户坐标系）X轴的最小值 userMaxx=x2; //设定窗口（用户坐标系）X轴的最大值 userMiny=y1; //设定窗口（用户坐标系）y轴的最小值 userMaxy=y2; //设定窗口（用户坐标系）y轴的最大值 } //设定视图 publicvoidsetViewport(doublex1,doublex2,doubley1,doubley2){ currentViewport=viewportNum; //设定新的当前视图索引号 viewportNum++; //当前视图数加1 viewMinx[currentViewport]=x1; //存放视图的X轴最小值 viewMaxx[currentViewport]=x2; //存放视图的X轴最大值 viewMiny[currentViewport]=y1; //存放视图的y轴最小值 viewMaxy[currentViewport]=y2; //存放视图的y轴最大值 } //视图复位 publicvoidresetViewport(){ currentViewport=0; //当前视图索引号重归于零 viewMinx[currentViewport]=0.0; //设定当前视图的坐标轴范围 viewMiny[currentViewport]=0.0; viewMaxx[currentViewport]=1.0; viewMaxy[currentViewport]=1.0; viewportNum=1; //当前视图数 } //将视图坐标系的点转换到JavaAWT坐标 publicintgetIntX(doublex){ return(int)(windowWidth*x); //注意视图坐标0-1之间 } publicintgetIntY(doubley){ return(int)(windowHeight*(1-y)); //Y轴方向相反 } //将用户坐标的点转换到视图坐标 publicdoubleviewX(doublex){ doubles=(x-userMinx)/(userMaxx-userMinx); doublet=viewMinx[currentViewport]+s* //坐标的平移及压缩 (viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]); returnt; } publicdoubleviewY(doubley){ doubles=(y-userMiny)/(userMaxy-userMiny); doublet=viewMiny[currentViewport]+s* //坐标的平移及压缩 (viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]); returnt; } //将用户坐标的点转换到JavaAWT坐标 publicintgetX(doublex){ doublexx=viewX(x); //先将x转换到视图坐标 intix=getIntX(xx); //将视图坐标转换到JavaAWT坐标 returnix; } publicintgetY(doubley){ doubleyy=viewY(y); //先将y转换到视图坐标 intiy=getIntY(yy); //将视图坐标转换到JavaAWT坐标 returniy; } //将用户坐标系的宽度、高度值投影到JavaAWT坐标 publicintgetDimensionX(doublew){ doublex=viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]; x*=windowWidth*w/(userMaxx-userMinx); //按比例投影，经由视图坐标系 return((int)Math.abs(x)); //用户坐标系可能反向 } publicintgetDimensionY(doubleh){ doubley=viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]; y*=windowHeight*h/(userMaxy-userMiny); //按比例投影，经由视图坐标系 return((int)Math.abs(y)); //用户坐标系可能反向 } //有关当前颜色的设定方法：画笔颜色、前景色、背景色 publicColorgetColor(){ returncurrentFrontColor; //得到当前颜色序号 } publicvoidsetColor(Colorc){ graphics.setColor(c); //设置图形对象的颜色 currentFrontColor=c; //设定当前颜色序号 } publicColorgetForeground(){ returncurrentFrontColor; //得到当前前景色序号 } publicvoidsetForeground(Colorc){ component.setForeground(c); //设置前景色 currentFrontColor=c; //设定当前前景色序号 } publicColorgetBackground(){ returncurrentBackColor; //得到当前背景色序号 } publicvoidsetBackground(Colorc){ component.setBackground(c); //设置背景色 currentBackColor=c; //设定当前背景色序号 } //-----各类图形的描画方法----------- //直线画法:两点式参数 publicvoiddrawLine(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //从用户的点坐标转换到JavaAWT坐标 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); graphics.drawLine(ix1,iy1,ix2,iy2); //这个方法它是怎样画直线的？ } //矩形画法:对角式参数 publicvoiddrawRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //从用户的点坐标转换到JavaAWT坐标 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐标 intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形宽度，单位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.drawRect(ix0,iy0,width,height); } //矩形填充 publicvoidfillRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //从用户的点坐标转换到JavaAWT坐标 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐标 intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形宽度，单位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.fillRect(ix0,iy0,width,height); //填充算法如何实现？ } //矩形区域的清除 publicvoidclearRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //从用户的点坐标转换到JavaAWT坐标 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐标 intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形宽度，单位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.clearRect(ix0,iy0,width,height); //算法等同填充 }//椭圆的画法（圆心坐标和两个半径） publicvoiddrawOval(doublex,doubl