图形学与可视化

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章节 课堂 实验 内容 学时 备注 内容 学时 备注 第1章 绪论 图形学简介 1 　 　 　 　 第2章 图形系统 图形系统简介 1 　 实验1 OpenGL初识 2 　 第3章 二维图形光栅化与裁剪 3.1 光栅化问题概述 3.2 直线段光栅化 2 　 实验3直线光栅化 2 　 3.3 圆弧光栅化 　 建议学生自学..

本书计划于2019年底由清华大学出版社出版。随着虚拟现实和5G技术的发展，计算机图形学将会发挥更加重要的基础作用，因此，越来越多的高校开设了图形学课程，同时也有更多的技术爱好者加入了图形学的学习队伍。为了更好地帮助读者学习和掌握计算机图形学，作者用心地改版了这本书。下面对本书的指导思想进行一些介绍，希望在这些重要问题上和读者取得共识，之后介绍下本书内容组织及改版情况。1．指导思想(...

页码行或位置原内容更正为备注98式(4.49)[cosθ−sinθ0sinθcosθ0001]\begin{bmatrix} cos\theta & \mathbf{-sin\theta} & 0 \\ \mathbf{sin\theta} & cos\theta & 0 \\ 0 & 0 & 1 \\ \end{bmatrix} ⎣⎡​cosθsinθ0​−sinθcosθ0​001​⎦⎤​[cosθsinθ0−sinθ...

课程名 负责人 所属院校 平台 教材 慕课链接 计算机图形学 赵明 中国农业大学 中国大学MOOC 孙家广、胡事民，计算机图形学基础教程，清华出版社 https://www.icourse163.org/course/CAU-45006 计算...

希望这个安装指南能帮助您顺利安装并开始使用Visual Studio 2022进行图形学开发！

1．FreeGlut简介：先介绍下Glut库。GLUT最初由MarkKilgard编写，从OpenGL Redbook（红宝书）第二版起就用来作为示例程序的支持环境，直到第八版为止（注：第九版开始改为GLFW）。从那时起，GLUT因为其简单、可用性广、可移植性强，被广泛应用于各种OpenGL实际应用中。Glut最新版本为3.7版，大致在1998年8月停止维护和更新，同时其代码也没有开源。Fre...

下列介绍与图示均以Microsoft Visual Studio Community 2017版本（下面简称为VS）为例，其它版本类似。1. 创建控制台应用（1）点击：文件->新建->项目，如下图所示：选择“Visual C+±>Windows桌面->控制台应用”：在名称对应框中，修改工程名称为“HelloPoint”：点击“确定”，得到缺省工程结果，如图所示：2. 生成解决方案，确认生成没有错误(1) 点击菜单：生成->生成解决方案，如图所示：(2)

一．实验目的熟悉编程环境；了解光栅图形显示器的特点；了解计算机绘图的特点；利用VC+OpenGL作为开发平台设计程序，以能够在屏幕上生成任意一个像素点作为本实验的目标。二．实验内容了解和使用VC的开发环境，理解简单的OpenGL程序结构。掌握OpenGL提供的基本图形函数，尤其是生成点的函数。三．实验原理1. 基本语法常用的程序设计语言，如C、C++、Pascal、Fortran和Java等，都支持OpenGL的开发。这里只讨论C版本下OpenGL的语法。OpenGL基本函数均使用

一．实验目的理解并掌握一个OpenGL程序的常见交互方法。二．实验内容运行示范代码，掌握程序鼠标交互方法、鼠标坐标获取方法。尝试为示范代码添加键盘与菜单控制，来实现绘制一些基本图形功能。三．实验原理在OpenGL中处理鼠标事件非常方便，GLUT已经为我们注册好了函数，只需要我们提供一个方法。使用glutMouseFunc函数，就可以注册自定义函数，这样当发生鼠标事件时就会自动调用自己定义的方法。函数的原型是：void glutMouseFunc(void(*func)(int but

1．实验目的：理解基本图形元素光栅化的基本原理；掌握基本图形元素光栅化方法，如中点方法，Bresenham方法；利用OpenGL实现基本图形元素的光栅化算法。2．实验内容：(1) 根据所给的直线光栅化的示范源程序，在计算机上编译运行，输出正确结果。(2) 指出示范程序采用的算法，以此为基础将其改造为中点线算法或Bresenham算法，写入实验报告。(3) 根据示范代码，将其改造为圆的光栅化算法，写入实验报告。(4) 了解和使用OpenGL的生成直线的命令，来验证程序运行结果。3．实验原

这个版本是在实验3的基础上增加了键盘交互功能。1．实验目的：理解基本图形元素光栅化的基本原理；掌握基本图形元素光栅化方法，如中点方法，Bresenham方法；利用OpenGL实现基本图形元素的光栅化算法。2．实验内容：(1) 根据所给的直线光栅化的示范源程序，在计算机上编译运行，输出正确结果。(2) 指出示范程序采用的算法，以此为基础将其改造为中点线算法或Bresenham算法，写入实验报告。(3) 根据示范代码，将其改造为圆的光栅化算法，写入实验报告。(4) 了解和使用OpenG.

教材上的直线绘制算法只针对斜率0

1．实验目的：了解二维图形裁剪的原理（点的裁剪、直线的裁剪、多边形的裁剪）；利用VC+OpenGL实现直线的裁剪算法。2．实验内容：(1) 理解直线裁剪的原理（Cohen-Surtherland算法、梁友栋算法）。(2) 利用VC+OpenGL实现直线的编码裁剪算法，在屏幕上用一个封闭矩形裁剪任意一条直线。(3) 调试、编译、修改程序。(4) 尝试实现梁友栋裁剪算法。3．实验原理：在编码裁剪算法中，为了快速判断一条直线段与矩形窗口的位置关系，采用了如图A.4所示的空间划分和编码方案。

1．实验目的：理解直线裁剪的基本原理；验证直线的编码裁剪算法；实现梁友栋-Barsky裁剪算法；2．实验内容：本次实验主要结合鼠标画线程序来验证编码裁剪算法和实现梁友栋-Barsky裁剪算法，具体步骤如下：（1） 阅读学习所给的编码裁剪示范代码，了解程序使用方法，并结合三种不同类型直线对其进行裁剪测试，将测试结果分别存为图1，图2和图3，保存至word实验文档中（30分钟）；（2） 为示范代码增加梁友栋-Barsky裁剪算法，并通过键盘按键“L”来控制，即按键盘“L”键时，用梁友栋-Bar

1．实验目的：理解并掌握OpenGL二维平移、旋转、缩放变换的方法。2．实验内容：(1)阅读实验原理，掌握OpenGL程序平移、旋转、缩放变换的方法。(2)根据示范代码，完成实验作业。3．实验原理：(1) OpenGL下的几何变换在OpenGL的核心库中，每一种几何变换都有一个独立的函数，所有变换都在三维空间中定义。平移矩阵构造函数为glTranslate<f,d>(tx, ty, tz)，作用是把当前矩阵和一个表示移动物体的矩阵相乘。tx、ty、tz指定这个移动物体的矩阵

1．实验目的：学习了解三维图形几何变换原理。理解掌握OpenGL三维图形几何变换的方法。理解掌握OpenGL程序的模型视图变换。掌握OpenGL三维图形显示与观察的原理与实现。2．实验内容：(1)阅读教材有关三维图形变换原理，运行示范实验代码，掌握OPENGL程序三维图形变换的方法；(2)阅读实验原理，运行示范实验代码，理解掌握OpenGL程序的模型视图变换。(3)请分别调整观察变换矩阵、模型变换矩阵和投影变换矩阵的参数，观察变换结果；(4)掌握三维观察流程、观察坐标系的确定、世界坐标

1．实验目的：(1) 熟悉视点观察函数的设置和使用。(2) 熟悉3D图形变换的设置和使用。(3) 进一步熟悉基本3D图元的绘制。(4) 体验透视投影和正交投影的不同效果。(5) 掌握简单机器人编程。2．实验内容：(1)简单机器人。设计如图A.7所示。机器人由四大部分组成，即头、身、双手、双腿，分别由立方体经过图形变换而成。头部尺寸，宽为1，高为1，厚为0.5；身体尺寸，宽为4，高为4，厚为0.5；手部尺寸，宽为1，高为3，厚为0.5，手与手心距离2.5，手与肩齐平；腿部尺寸，宽为1，高为3，厚

1．实验目的：熟悉颜色缓存、深度缓存、模板缓存、累计缓存的内容，掌握缓存清除的方法；建立太阳、地球、月亮的运动模型；利用双缓存技术，用动画方式显示模型，加深读者对几何变换、投影变换以及观察变换的理解，并提高利用图形软件包绘制图形的能力。2．实验内容：  模拟简单的太阳系，太阳在中心，地球每365天绕太阳转一周，月球每年绕地球转12周。另外，地球每天24个小时绕它自己的轴旋转。3．实验原理：(1)主要用三维平移变换、旋转变换实现太阳、地球、月亮的相对运动。  本节实验绘制了一个简单的太阳系

1．实验目的：了解掌握OpenGL程序的光照与材质，能正确使用光源与材质函数设置所需的绘制效果。2．实验内容：(1)下载并运行Nate Robin程序包中的lightmaterial程序，试验不同光照、材质系数。(2)运行示范代码，了解光照与材质函数使用。3．实验原理：为在场景中增加光照，需要执行以下步骤。(1)设置一个或多个光源，设定它的有关属性。(2)选择一种光照模型。(3)设置物体的材料属性。具体见教材用OpenGL生成真实感图形的相关内容。4．实验代码：#include &l

1．实验目的：了解曲线的生成原理；掌握几种常见的曲线生成算法，利用VC+OpenGL实现Bezier曲线生成算法。2．实验内容：（1）结合示范代码了解曲线生成原理与算法实现，尤其是Bezier曲线。（2）调试、编译、修改示范程序。3．实验原理：Bezier曲线是通过一组多边形折线的顶点来定义的。如果折线的顶点固定不变，则由其定义的Bezier曲线是唯一的。在折线的各顶点中，只有第一点和最后一点在曲线上且作为曲线的起始点和终止点，其他的点用于控制曲线的形状及阶次。曲线的形状趋向于多边形折线的

本代码根据已知控制点( 10, 5, 0 ),( 5, 10, 0 ),( -5, 15, 0 ),( -10, -5, 0 ),( 4, -4, 0 ),( 10, 5, 0 ), ( 5, 10, 0 ), ( -5, 15, 0 ), ( -10, -5, 0 )，( 10, 5, 0 )来生成三次B样条曲线。

本代码生成三次B样条曲线。主要功能：

1．实验目的：掌握B样条、NURBS（非均匀有理B样条）曲线、曲面的概念。掌握B样条、NURBS曲面编程方法。2．实验内容：结合示范代码了解曲线B样条曲面生成原理与算法实现，尤其是NURBS曲面。调试、编译、修改示范程序。3．实验原理：求值器能够描述任何角度的多项式或有理多项式样条或表面，包括B-样条，NURBS(非均匀有理B-样条)表面，Bezier曲线和表面，以及Hermite样条。由于求值器只提供了对曲线或表面底层描述，需要使用更高层次的NURBS接口来生成B样条曲面。OpenGL提供

欢迎大家下载使用。后续还会继续更新，有问题也欢迎给我邮件(wpxu08@gmail.com)反馈。

2.4.5 OpenGL程序实例分析#include <GL/glut.h>float angle = 0.0f; //旋转角度void Init(){ GLfloat light_ambient[] = { 1.5,1.5,1.5,1.0 };//环境光分量RGB值 float lpos[4] = { 1.0,1.0,1,0 };//灯光坐标位置 glEnable(GL_DEPTH_TEST); //启用深度测试 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f,

第3章有关代码3.2 直线段光栅化3.2.1 数值微分算法3.2.2 Bresenham画线法3.2.3 中点画线算法3.3 圆弧光栅化3.3.1 圆的对称性及其应用3.3.2 Bresenham画圆算法3.3.3 中点画圆算法3.4 区 域 填 充3.4.2 种子填充算法3.7 裁 剪3.7.2 直线裁剪1. Cohen-Sutherland编码裁剪算法2．Liang-Barsky参数化裁剪算法3.2 直线段光栅化3.2.1 数值微分算法void LineDDA(i

4.4 编程实例——三角形与矩形变换及动画4.4.1 自定义矩阵变换实例——三角形变换#include <GL/glut.h> #include <stdlib.h>#include <math.h>/* 初始化显示窗口大小 */ GLsizei winWidth=600,winHeight=600;/* 设置世界坐标系的显示范围 */ GLfloat xwcMin=0.0,xwcMax=225.0; GLfloat ywcMin=0.

目录5.5 编程实例5.5.1 二维实例——红蓝三角形5.5.2 三维实例——立方体透视投影5.5 编程实例5.5.1 二维实例——红蓝三角形#include <GL/glut.h>typedef GLfloat point2d[2]; //a point data type void triangle( point2d a, point2d b, point2d c) //display a triangle{ glBe

目录6.3.4编程实例-简单实体构建6.4.3 Bezier曲线曲面1. 调和函数方式绘制Bezier曲线2. 离散方式绘制Bezier曲线6.4.6 编程实例-OpenGL曲线曲面生成1.绘制Bezier曲线2.绘制Bezier曲面6.3.4编程实例-简单实体构建本实例参考了著名的Nehe OpenGL示例构建了四棱锥和立方体的实体模型，这两个模型的顶点位置如图6.13所示。可见，四棱锥的四个侧面的顶点序列分别为v0v1v2、v0v2v3、v0v3v4、v0v4v1，底面为v1v2v3v4。传递顶点信

7.8.4 编程实例——纹理映射下面代码实现了把平面纹理映射在球面上的功能，运行结果如下图所示。#include <GL/glut.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#define stripeImageWidth 32GLubyte stripeImage[4*stripeImageWidth];void makeStripeImage(void) //生成纹理{ int j; for