绘制简单的三维图形.doc

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计算机图形学实验报告
实验名称 绘制简单的三维图形 评分
实验日期 年 月 日 指导教师 
姓名 专业班级 学号

一、实验目的
1、复习用二维图来表示三维立体图形，三视图的表示及的三视图的变换矩阵
2、掌握用C语言编程实现三维简单立体的正等测投影的绘制
3、掌握用C语言编程实现三维简单立体的三视图的绘制
4、掌握用C语言编程实现三维简单立体的透视图的绘制
5、用C语言编写的图形变换函数
二、实验要求
1、在屏幕上绘制出一个长方体或简单几何体的正等测投影的几何图形,要求在图形下方标出是正等侧、还是正二侧投影图形。
2、在屏幕上绘制出一个长方体或简单几何体的三视图投影图形，要求在图形下方标出是什么投影图形。
3、在屏幕上绘制出一个长方体或简单几何体的透视投影图形。
三、 关键算法及实现原理
1、二维屏幕表示三维立体图的关键：屏幕是一个二维的平面空间,要在它上做出三维的图形,就必须把三维的空间图形通过一个投影变换变为二维的图形，即投影变换把三维坐标点（x，y，z）变为（x’，0,z’）。

2、 投影变换的类型
3、按下述步骤编写绘制三维图形的函数
① 在草稿纸上给出草图，并确定各顶点的序号和相应的顶点坐标值,建立顶点表和连边表。
② 在程序中定义三个数组,用于存放顶点的（x，y,z)的坐标值。
③ 实施对立方体进行相应的投影变换，即对顶点矩阵与变换矩阵相乘，得到一个新的顶点矩阵。
④ 用新顶点表的坐标值，注意些时只有x坐标和z坐标，y坐标已在投影中消掉，按边表的连线规则，用line函数在顶点之间两两连线。
4、将每一个几何变换编写成一个函数，在主程序中进行坐标变换时，直接调用相应的函数即可；变换后调用绘图函数用不同颜色在屏幕上绘出变换后的图形。
四、程序调试中的问题
五、程序运行结果或数据

#include〈graphics。h>
#include〈conio.h>
＃include〈dos.h〉
#include〈math。h>
double xmax=639。0, ymax=399.0；
double f[4][4］,xx,yy,zz,dd；
int scx(double xj）
｛ int x;
x=(int)(-xj+xmax/2）;
return（x）；
｝
int scy（double yj)
｛ int y;
y=ymax-（int）(yj+ymax/2）；
return(y）;
｝
void tv（）
｛
f［0]［0]=1.0;f[0］[1]=0.0;f［0］[2]=0。0;f［0][3］=0.0；
f[1］[0］=0。0；f［1][1］=0.0;f［1]［2］=0。0；f［1]［3］=0.0；
f［2][0]=0。0；f[2][1]=0.0； f[2]［2］=1.0；f［2]［3］=0.0；
f［3］[0］=0。0；f[3][1]=0.0; f［3］[2］=1。0;f[3］[3]=1。0；
｝
void th( int n）
｛
f［0］［0]=1。0;f［0][1]=0.0；f［0］［2］=0.0；f[0]［3]=0。0；
f［1][0]=0。0;f[1］[1]=0.0;f［1]［2]=—1.0；f[1］[3]=0.0;
f［2][0]=0。0；f[2］[1］=0。0; f[2］［2]=0.0;f［2］［3］=0。0；
f[3][0]=0.0；f［3][1］=0。0； f[3］［2］=-n;f[3］[3]=1。0；
}
void tw（ int d)
{
f[0］［0］=0。0；f［0][1]=0。0；f［0］［2]=0.0;f[0］［3］=0。0;
f[1][0]=-1。0；f［1]［1]=0.0；f[1]［2］=0.0；f[1］[3]=0。0；
f[2]［0］=0.0;f[2][1]=0.0； f［2］[2]=1.0;f［2]［3］=0。0；
f［3]［0］=—d;f［3]［1］=0.0； f[3][2］=0。0；f[3][3]=1。0；
｝
void teq（）
｛
f[0］［0］=0。707;f[0]［1］=0.0;f［0］[2］=—0.408;f［0］［3］=0.0；
f［1][0］=-0.707;f［1]［1］=0。0;f［1］[2]=—0.408;f［1］[3]=0.0;
f［2］[0]=0。0；f[2]［1]=0.0； f［2］［2］=0。816;f［2］[3]=0.0；
f[3］[0]=0.0；f［3]［1］=0。0； f［3]［2］=0。0;f［3］［3］=1.0；
｝
void tt1yq(double l,double n,double m,double q）
｛
f[0]［0]=1。0;f[0][1]=0.0;f［0][2］=0。0;f[0]［3]=0.0；
f［1]［0]=0.0;f[1］[1］=0。0;f［1］[2]=0.0;f［1][3］=q；
f[2]［0]=0.0;f［2］［1］=0.0; f[2］[2]=1.0;f[2］［3］=0。0；
f［3]［0]=l;f[3][1］=0.0； f[3］[2］=n;f［3］［3]=m*q+1；
｝
void axis(）
｛
line（scx（0.0),scy(ymax/2)，scx(0)，scy（0。0）);
line(scx（0),scy（0),scx（xmax/2)，scy(-ymax/2）—19）；
line（scx（0），scy(0）,scx(-xmax/2)，scy(—ymax/2）-19）；
outtextxy（scx（0),ymax/2+10,”O");
outtextxy(scx（-xmax/2+10),scy(—ymax/2）—10，"Y”);
outtextxy(scx（xmax/2)，scy（-ymax/2）-10，"X”);
outtextxy（scx（0）+3,scy（ymax/2)+6,”Z");
}
double affine3x（double x,double y,double z,double d）
{
xx=x＊f［0］［0]+y*f［1][0]+z＊f[2］[0]+d＊f［3][0]；
return（xx);
}
double affine3y(double x，double y，double z,double d）
｛
yy=x＊f[0]［1］+y*f[1][1]+z＊f[2］［1］+d*f［3］[1];
return（yy);
｝
double affine3z(double x,double y,double z,double d)
{
zz=x＊f［0］[2]+y*f[1］［2］+z＊f[2]［2］+d*f[3][2］；
return（zz）；
｝
double affine3d(double x，double y，double z，double d）
｛
dd=x＊f［0］[3]+y*f[1］［3]+z*f［2][3］+d*f[3][3]；
return(dd）；
}
void draw(x1,z1）
double x1[8],z1[8]；
｛
line（scx（x1[0］），scy（z1[0]）,scx(x1[1］),scy(z1[1］））;
line(scx（x1［0])，scy（z1［0]),scx（x1[3]），scy（z1[3]));
line(scx（x1［1]）,scy(z1[1]),scx（x1［2])，scy（z1[2］));
line（scx(x1［2]),scy(z1［2]），scx(x1［3]）,scy（z1［3]））;
line（scx(x1［2］),scy(z1［2]），scx(x1［1]）,scy（z1[1])）;
line(scx（x1[3］),scy（z1[3］）,scx（x1［4］）,scy(z1［4])）；
line(scx(x1［2])，scy（z1[2])，scx（x1［7])，scy(z1[7］))；
line(scx（x1[1]），scy（z1[1］），scx（x1［6］)，scy（z1［6］)）；
line(scx（x1[4］)，scy(z1[4]）,scx（x1[7］），scy（z1[7］）);
line（scx(x1[4]），scy（z1［4］)，scx(x1[5］），scy(z1[5］));
line(scx（x1［6]），scy（z1［6])，scx(x1[7])，scy(z1[7］)）;
line(scx(x1［6］),scy（z1［6]），scx(x1[5]),scy（z1［5］)）;
line（scx（x1[5］），scy（z1[5］),scx(x1[0］)，scy（z1［0］));
}
void main(）
{int drive=DETECT,mode;
static double x0[］=｛60。0,0。0，0。0，175。0,175.0，60。0,0.0，0。0}；
static double y0[］={75.0,75。0，75。0，75.0，0。0,0.0，0。0，0.0｝；
static double z0[]={125.0，125。0,0.0,0.0,0。0,125。0，125.0，0。0}；
static double x1[8]，y1[8],z1［8]，dd［8］;
static double x2[8］,y2[8］,z2［8］;
static double x3［8］,y3［8］,z3［8］；
int i;
double x,xx，yy,zz,zt；
initgraph(＆drive，＆mode,"c:\\tc3\\bgi");
axis（)；
teq()；
for(i=0;i〈=7;i++）
{
x1［i］=affine3x（x0[i］,y0［i］,z0［i］,1.0);
y1［i］=affine3y(x0[i]，y0［i]，z0[i],1。0);
z1[i］=affine3z（x0[i],y0［i］，z0［i]，1.0);
｝
setcolor（RED);
draw（x1,z1）；
zt=scy（z1［0］）+10；
outtextxy（scx(x1［0］)，zt,"tequ ")；
getch(）;
tw（20)；
for（i=0；i〈=7；i++）
｛
x1［i]=affine3x(x0［i],y0[i]，z0[i］,1.0）；
y1［i]=affine3y(x0［i]，y0［i],z0[i]，1。0)；
z1［i]=affine3z(x0[i］，y0[i]，z0[i］,1.0）;
｝
setcolor（BLUE)；
draw(x1，z1）；
zt=scy（z1［0］)+10;
outtextxy(scx（x1［0]），zt,”tw "）；
getch（）;
th(20）;
for（i=0;i<=7;i++)
{
x1[i]=affine3x（x0［i］，y0［i］，z0［i]，1.0）;
y1［i］=affine3y（x0［i],y0［i］,z0［i］,1。0）；
z1［i］=affine3z(x0[i],y0[i]，z0[i]，1。0);
}
setcolor（BLUE）;
draw(x1，z1)；
zt=scy（z1[0]）+10;
outtextxy(scx(x1[0］），zt，”th ”）；
getch（)；
tv()；
for（i=0;i〈=7;i++)
｛
x1［i]=affine3x(x0[i］，y0[i］，z0[i]，1。0);
y1［i]=affine3y（x0[i]，y0［i]，z0［i]，1.0）；
z1[i］=affine3z(x0[i]，y0［i],z0［i］，1。0)；
}
setcolor(BLUE）；
draw(x1，z1)；
zt=scy(z1［0］)+10;
outtextxy(scx（x1［0］），zt，”tv ”);
getch（）;
tt1yq(10。0，—20。0,-30。0，-0。005）；
for（i=0;i〈=7;i++）
{
x1[i]=affine3x(x0[i]，y0［i]，z0［i]，1.0)；
y1［i]=affine3y(x0[i］，y0［i］,z0［i］，1。0);
z1[i]=affine3z（x0[i］，y0[i],z0［i],1。0);
dd[i］=affine3d(x0［i］,y0［i]，z0[i],1.0）；
x1[i］=x1[i]/dd［i]-250；
y1［i］=y1［i]/dd［i］;
z1［i］=z1［i］/dd［i］;
｝
setcolor(GREEN)；
draw(x1,z1）;
getch（）;
closegraph（）；
}

六、实验收获及体会
1、用C语言编程实现三维简单立体的正等测投影的绘制。
2、用C语言编程实现三维简单立体的三视图的绘制。
3、用C语言编程实现三维简单立体的透视图的绘制。
4、用C语言编写的图形变换函数