计算机图形学专业课程设计实习报告.doc

试验零  Visual C++ 绘图系统
地点： 土木楼B401机房 时间： 星期三下午 节次： 第三大节
一、 试验目标：
1. 了解Visual C++ 绘图基础概念
2. 了解Visual C++ 绘图环境
3. 掌握用Visual C++ 设计绘图项目标基础步骤
4. 掌握用Visual C++ 绘图基础命令
二、 试验内容：
试验内容1：创建绘图应用程序主框架
试验内容2：应用程序编译运行
试验内容3：设置菜单项并生成消息响应函数
试验内容4：SetPixel绘图
三、 试验步骤：
试验内容1：创建绘图应用程序主框架
步骤：
1．创建一个工作目录D:\MyProject
2．开启 Visual Studio
3．单击“文件”->“新建”->“项目”，项目类型对话框中选择“其它语言”->“VC++” ->“MFC”，模版选择“MFC应用程序”。在工作目录D:\MyProject 下创建一个新应用项目: Sample，以下图所表示。

4．单击“确定”按钮。

5．单击“下一步”按钮。
6．在“应用程序类型中”，选择“单文档”类型。

7．单击“完成”，创建了一项空工程-绘图应用程序主框架。
试验内容2：应用程序编译运行
运行版本有两类：Debug、Release, 生成Debug处理方案步骤以下:
1．生成处理方案
点击“生成-〉生成处理方案”, 生成了Debug版可运行程序。

2．调试运行程序
点击菜单“调试——〉开始实施（不调试）”, 实施Debug版可运行程序。

结果以下：

生成Release处理方案步骤以下:
1．生成处理方案
点击“生成-〉批生成”。

2．勾选“Release”，单击“生成”，生成能够独立于Visual C++ 外运行.exe程序。

3．查看目录，sample.exe是Release版，单击即能够运行。

运行结果：

试验内容3：设置菜单项并生成消息响应函数
1．弹出菜单设计器
单击“处理方案管理器”窗口中资源文件Sample.rc，弹出资源视图，

2．插入一项菜单
双击“资源视图”中“Menu”展开文件夹，双击“IDR_MAINFRAME”，弹出菜单设计器。右健单击菜单设计器“帮助”，选择“新插入”，插入一项菜单。

在新插入菜单项“Caption” 中输入“绘图”。

3．输入ID
输入“打开”菜单项，输入“直线”菜单项，在“直线”菜单项下输入“DDA”菜单，“DDA”菜单ID为ID_LINE_DDA。
ID
Caption
功效
ID_LINE_DDA
DDA
用DDA发绘制直线

4．调出类视图窗口
单击菜单“视图-〉类视图”，

在“处理方案管理器”窗口中出现“类视图”窗口。

4．生成菜单消息响应函数
在类视图窗口，单击Csample0View类，单击事件按钮，

5．选择ID_LINE_DDACOMMAND，添加OnLineDDA事件。

6．进入代码编辑器

在void Csample0View::OnLineDda()中 // TODO: 在此添加命令处理程序代码处输入自己代码：
AfxMessageBox("Hello World",MB_OK,NULL);
7．修改项目字符集属性
选择“项目”菜单->属性->，弹出“属性”对话框，选择“配置属性 ->常规->字符集”，改为“未设置”。

8．运行结果
重新生成处理方案，运行结果以下。

试验内容4：SetPixel绘图
在void Csample0View::OnLineDda()中 // TODO: 在此添加命令处理程序代码处输入代码：
// TODO: Add your command handler code here
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
int x,y;
y=100;
for(x=100;x<=300;x+=3){
y++;
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));
}
pdc->DeleteDC();
}
运行结果以下。

四、 试验结果：
试验内容1：创建绘图应用程序主框架结果

试验内容2：应用程序编译运行结果

试验内容3：设置菜单项并生成消息响应函数

试验内容4：SetPixel绘图

五、 回复以下问题：
解释以下每条命令含义
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);//定义一个指针类型CClientDC对象，用户区设备上下文用于客//户区输出，和特定窗口关联
CPen pen;//定义一个画笔对象
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));//给予pen对象以风格
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);//
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));//画出像素坐标为（x，y），风格为红色一点
六、 其它试验内容：
答：工具条按钮添加

七、 试验中发觉问题及你处理方法：

答：发觉问题：调试过程中出现以下错误

处理方法：重新生成处理方案，如还出现则多生成几次。

试验一 直线生成算法
地点： 土木楼B401机房 时间： 星期三下午 节次： 第三大节
一、 试验目标：
1．了解DDA算法
2．了解中点Bresenham算法
3．了解改善Bresenham算法
4．了解DDA和Bresenham算法区分，和生成图形差异原因
二、试验内容：
试验内容1：设计DDA算法程序
试验内容2：设计中点Bresenham算法程序
试验内容3：改善Bresenham算法
三、 试验步骤：
试验内容1：设计DDA算法程序
添加函数：void DDALine(int Xa, int Ya, int Xb, int Yb)
//DDA算法
void CSampleView::DDALine(int Xa, int Ya, int Xb, int Yb)
{
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);

float delta_x,delta_y;int x,y;
int dx,dy,steps,k;
dx=Xb-Xa;
dy=Yb-Ya;
if(abs(dx)>abs(dy))
steps=abs(dx);
else steps=abs(dy);
delta_x=(float)dx/(float)steps;
delta_y=(float)dy/(float)steps;
x=Xa;
y=Ya;
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));
for(k=1;k<=steps;k++)
{
x+=(int)delta_x;
y+=(int)delta_y;
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));
}
pdc->DeleteDC();
}
添加事件响应函数：
// 消息响应函数DDA算法程序设计画直线
void CSampleView::OnDdaLine()
{
DDALine(100,100,300,300);
}
试验内容2：设计中点Bresenham算法程序
添加函数：void LineBresenhams(int Xa,int Ya,int Xb,int Yb)
//Bresenhams算法程序设计画直线实现
void CSampleView::LineBresenhams(int Xa,int Ya,int Xb,int Yb)
{ CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
int dx=abs(Xa-Xb);
int dy=abs(Ya-Yb);
int p=2*dy-dx;
int twody=2*dy;
int twodydx = 2*(dy-dx);
int x,y,xend;
if(Xa>Xb)
{ x=Xb; y=Yb;
xend=Xa;
}
else
{
x=Xa;y=Ya;
xend=Xb;
}
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));;
while(x<xend)
{ x++;
if(p<0)
p+=twody;
else
{
y++;
p+=twodydx; }
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));;
}
}添加事件响应函数：
void CSampleView::OnBresenhamline()
{
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
LineBresenhams(100,200,300,300);
}
试验内容3：改善Bresenham算法
添加函数：void ImproveBresenhams(int Xa, int Ya, int Xb, int Yb)
//Bresenham算法改善算法实现
void CSampleView::ImproveBresenhams(int Xa, int Ya, int Xb, int Yb)
{ CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
int dx,dy,e,x,y;
dx=Xb-Xa;
dy=Yb-Ya;
e=-dx;
x=Xa;
y=Ya;
while(x<=Xb){
pdc->SetPixelV(x,y,RGB(255,0,0));;
x++;
e+=2*dy;
if(e>0){
y++;
e-=2*dx;
}
}
}
添加事件响应函数：
//菜单响应函数生成直线ImproveBresenhams算法
void CSampleView::OnImprove()
{
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
ImproveBresenhams(200,100,300,300);
}
四、 试验结果：
试验内容1：设计DDA算法程序

试验内容2：设计中点Bresenham算法程序

试验内容3：改善Bresenham算法

五、 回复以下问题：
DDA算法缺点是什么？
答：DDA算法缺点是：它y和斜率k必需用浮点数表示，而且每一步全部必需对y进行舍入取整，这不利于用硬件实现。
六、 其它试验内容：
答：添加工具栏按钮DDA，Bresenham，Bresenham改善画直线
在SampleView.cpp中添加代码：
ON_COMMAND(ID_BUTTONDDALine,OnDda)
ON_COMMAND(ID_BUTTONBresenham,OnBresenham)
ON_COMMAND(ID_BUTTONImprovedBresenham,OnImprovedbresenham)
调试点击工具栏按钮查看效果。
七、 试验中发觉问题及你处理方法：
发觉问题：在生成Release文件时出现错误，但调试时没有错误。

处理方法：查了资料，现在还没有处理。

试验二：圆和椭圆生成算法
地点： B401机房 时间： 星期四 节次： 第一大节
一、 试验目标：
1、了解Bresenham法生成圆和椭圆方法
2、掌握Bresenham生成圆和椭圆算法基础思想、推导和算法
二、试验内容：
试验内容1：Bresenham法生成圆
试验内容2：Bresenham法生成椭圆
三、 试验步骤：
试验内容1：Bresenham法生成圆
步骤1：添加菜单“试验二”，子菜单以下：圆 ID_Circle

步骤2：在SampleView类中添加函数bool CircleLine(x1,y1,r)
实现代码：
bool CSampleView::CircleLine(int x1, int y1, int r)
{
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
int x,y,d;
x = 0; y = r; d = 3 - 2 * r;
while(x < y) {
pdc->SetPixelV(x+x1,y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(y+x1,x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-y+x1,x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1,-y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1,y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-y+x1,-x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(y+x1,-x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(x+x1,-y+y1,RGB(255,0,0));
if(d < 0) d += 4 * x + 6;
else {
d += 4 * (x - y) + 10;
y --;
}
x ++;
}
if(x == y) {
pdc->SetPixelV(x+x1,y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(y+x1,x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-y+x1,x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1,-y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1,y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-y+x1,-x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(y+x1,-x+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(x+x1,-y+y1,RGB(255,0,0));
}
return true;
}
步骤3;添加画圆菜单响应函数：
void CSampleView::OnCircle()
{
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
CircleLine(200,200,100);
}
步骤四：调试运行。

试验内容2：Bresenham法生成椭圆
步骤1：添加菜单“试验二”，子菜单以下：椭圆：ID_Ellipse

步骤2：在SampleView类中添加函数void Ellipse(int x1,int y1,int a, int b)
实现代码：
// 画椭圆函数
void CSampleView::Ellipse(int x1,int y1,int a, int b)
{
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_DOT,1,RGB(255,0,0));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
float d1,d2;
int x,y;
x=0;
y=b;
d1=b*b+a*a*(-b+0.25);
pdc->SetPixelV(x+x1 ,y+y1 ,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1 ,-y+y1 ,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(x+x1 ,-y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1 ,y+y1,RGB(255,0,0));
while(b*b*(x+1)<a*a*(y-0.5))
{
if(d1<=0)
{
d1+=b*b*(2*x+3);
x++;
}
else
{
d1+=b*b*(2*x+3)+a*a*(-2*y+2);
x++;
y--;
pdc->SetPixelV(x+x1 ,y+y1 ,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1 ,-y+y1 ,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(x+x1 ,-y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1 ,y+y1,RGB(255,0,0));
}
}
d2=b*b*(x+0.5)*(x+0.5)+a*a*(y-1)*(y-1)-a*a*b*b;
while(y>0)
{
if(d2<=0)
{
d2+=b*b*(2*x+2)+a*a*(-2*y+3);
x++;
y--;
}
else
{
d2+a*a*(-2*y+3);
y--;
}
pdc->SetPixelV(x+x1 ,y+y1 ,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1 ,-y+y1 ,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(x+x1 ,-y+y1,RGB(255,0,0));
pdc->SetPixelV(-x+x1 ,y+y1,RGB(255,0,0));
}
}
步骤3;添加画圆菜单响应函数：
void CSampleView::OnEllipse()
{
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
Ellipse(100,100,20,10);
}
步骤四：调试运行。

四、 试验结果：
1.程序:程序在试验步骤中已经有
2.图形:

五、 回复以下问题：
1、屏幕上显示圆几部分？为何？
答：8部分，因为我们采取画圆方法是八分法画圆，在屏幕上画出是圆8部分。
2、屏幕上显示椭圆几部分？为何？
答：8部分，因为我们在画圆时候在第一象限内画出有两部分：上半部分和下半部分；所以在四个象限内画出是8部分。
六、 其它试验内容：
答：用动态画圆和椭圆方法来画圆：
七、 试验中发觉问题及你处理方法：
答：发觉问题：在调用函数时候用传参方法传输CClientDC *pdc不能运行；
处理方法：舍弃传参，每次画图形时重新申明CClientDC指针对象。

试验三：二维图形基础几何变换

地点： B401机房 时间： 星期四 节次： 第四大节
一、 试验目标：
1、掌握二维图形基础几何变换原理及变换矩阵
2、掌握矩阵运算程序设计
二、试验内容：
1、平移
2、旋转
三、试验步骤：
1、平移
步骤1：初始化函数，画出图形平移前状态。实现在
void CSampleView::OnDraw(CDC* pDC)
{ CSampleDoc* pDoc = GetDocument();
ASSERT_VALID(pDoc);
//初始化画出图形平移旋转前状态
static double x1[]={0.0,10.0,100.0,110.0,0.0};
static double y1[]={0.0,50.0,50.0,0.0,0.0};
static double x2[5];
static double y2[5];
int i;
double r;
pDC->MoveTo(scx(0),scy(-ymax/2));
pDC->LineTo(scx(0),scy(ymax/2));
pDC->MoveTo(scx(-xmax/2),scy(0.0));
pDC->LineTo(scx(xmax/2),scy(0.0));
for(int x=0;x<=1;x=x+20)
{
parallel(x,x/2);
for (i=0;i<=4;i++){
x2[i]=affinex(x1[i],y1[i],1.0);
y2[i]=affiney(x1[i],y1[i],1.0);
}
for (i=0;i<=3;i++){
pDC->MoveTo(scx(x2[i]),scy(y2[i]));
pDC->LineTo(scx(x2[i+1]),scy(y2[i+1]));
}
}
}

步骤2：
⑴旋转函数添加，在CSampleView类里添加旋转函数void Rotate();// 旋转
⑵再依次添加辅助函数及变量
public:
int scx(double xj);
int scy(double yj);
public:
double affinex(double x,double y,double d);
double affiney(double x,double y,double d);
public:
void parallel(double dx,double dy);
public:
double f[3][3];
//组员变量
double xmax;
double ymax;
void rotate(double theta);
⑶在SampleView.cpp中依次实现她们，函数以下：
//平移函数
void CSampleView::Pan()
{
// TODO: Add your command handler code here
static double x1[]={0.0,10.0,100.0,110.0,0.0};
static double y1[]={0.0,50.0,50.0,-10.0,0.0};
static double x2[5];
static double y2[5];
int i;
double x;
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0xff,0x1f));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
pdc->MoveTo(scx(0),scy(-ymax/2));
pdc->LineTo(scx(0),scy(ymax/2));
pdc->MoveTo(scx(-xmax/2),scy(0.0));
pdc->LineTo(scx(xmax/2),scy(0.0));
for(x=-300;x<=200;x=x+20){
parallel(x,x/2);
for (i=0;i<=4;i++){
x2[i]=affinex(x1[i],y1[i],1.0);
y2[i]=affiney(x1[i],y1[i],1.0);
}
for (i=0;i<=3;i++){
pdc->MoveTo(scx(x2[i]),scy(y2[i]));
pdc->LineTo(scx(x2[i+1]),scy(y2[i+1]));
}
}
pdc->DeleteDC();
}
int CSampleView::scx(double xj)
{
int x;
x=(int)(xj+xmax/2);
return(x);
}
int CSampleView:: scy(double yj)
{
int y;
y=(int)ymax-(int)(yj+(ymax/2));
return(y);
}
void CSampleView:: parallel(double dx,double dy)
{
f[0][0]=1.0;f[0][1]=0.0;f[0][2]=0.0;
f[1][0]=0.0;f[1][1]=1.0;f[1][2]=0.0;
f[2][0]=dx;f[2][1]=dy;f[2][2]=1.0;
}
double CSampleView::affinex(double x,double y,double d)
{
double xx;
xx=x*f[0][0]+y*f[1][0]+d*f[2][0];
return(xx);
}
double CSampleView::affiney(double x,double y,double d)
{
double yy;
yy=x*f[0][1]+y*f[1][1]+d*f[2][1];
return(yy);
}
⑷添加事件响应函数调用平移函数
void CSampleView::OnPan()
{
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
Pan();
}
平移完成。
2、旋转
步骤一：在平移完成基础上添加旋转函数void Rotate()和辅助函数void rotate();
实现函数以下：
void CSampleView::rotate(double theta)
{
double th;
th=theta/180*3.1415927;
f[0][0]=cos(th);f[0][1]=sin(th);f[0][2]=0.0;
f[1][0]=-sin(th);f[1][1]=cos(th);f[1][2]=0.0;
f[2][0]=0.0;f[2][1]=0.0;f[2][2]=1.0;
}
实现代码以下：
//旋转函数
void CSampleView::Rotate()
{
static double x1[]={0.0,10.0,100.0,110.0,0.0};
static double y1[]={0.0,50.0,50.0,0.0,0.0};
static double x2[5];
static double y2[5];
int i;
double r;
CClientDC *pdc=new CClientDC(this);
CPen pen;
pen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0xff,0x1f));
CPen *oldpen=(CPen*)pdc->SelectObject(&pen);
pdc->MoveTo(scx(0),scy(-ymax/2));
pdc->LineTo(scx(0),scy(ymax/2));
pdc->MoveTo(scx(-xmax/2),scy(0.0));
pdc->LineTo(scx(xmax/2),scy(0.0));
for(r=0;r<360;r=r+10){
rotate(r);
for (i=0;i<=4;i++){
x2[i]=affinex(x1[i],y1[i],1.0);
y2[i]=affiney(x1[i],y1[i],1.0);
}
for (i=0;i<=3;i++){
pdc->MoveTo(scx(x2[i]),scy(y2[i]));
pdc->LineTo(scx(x2[i+1]),scy(y2[i+1]));
}
}
pdc->DeleteDC();
}
添加事件响应函数调用旋转函数：
void CSampleView::Onrotate()
{
// TODO: 在此添加命令处理程序代码
Rotate();
}
旋转完成。
四、试验结果：
1.程序
试验步骤中已包含完整程序代码。
2.图形
程序打开时图：

平移N次后：

旋转n次后：

五、 其它试验内容：
其它内容：用工具栏按钮实现平移和旋转。
六、 试验中发觉问题及你处理方法：
发觉问题：老师给参考程序上有些函数没有定义，需自己编。
处理方法：自己在网上找图形学资料，找到该函数后在程序中自己定义。