計算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計——構(gòu)造完整系統(tǒng)

1、計算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計構(gòu)造完整系統(tǒng)計算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計計算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計 構(gòu)造完整系統(tǒng)構(gòu)造完整系統(tǒng)小組成員：郝剛，陳燕月，林惠珍課程設(shè)計要求 設(shè)計并實現(xiàn)一個能夠以真實感圖形顯示的造型系統(tǒng)。主要完成的功能： 實現(xiàn)了立方體，圓錐體，球體的數(shù)據(jù)的輸入和模型的建立 將輸入的體進(jìn)行三角面片的劃分，并對每個面進(jìn)行消隱 對每個可見面進(jìn)行投影，并自動建立新邊表和有效邊表 計算其光照，運(yùn)用Phong模型插值得到面內(nèi)部的顏色值，生成具有真實感物體 最后實現(xiàn)了物體的旋轉(zhuǎn)構(gòu)造完整系統(tǒng)的步驟 步驟1：將各種三維圖形的面劃分為三角面片的形式 步驟2：根據(jù)光照模型計算三角面片三個頂點處的顏色值，并保存起來 步驟3：將三角面

2、片的三個頂點進(jìn)行透視投影，將它們轉(zhuǎn)換到二維屏幕坐標(biāo)系上。 步驟4：根據(jù)透視投影得到的三個頂點自動建立新邊表和有效邊表 步驟5：根據(jù)三個頂點的顏色值利用插值公式得到內(nèi)部各點的顏色值并顯示出來 小組分工 郝剛： 整體類框架的建立 Phong光照模型 陳燕月： 桶、邊表的自動建立 旋轉(zhuǎn)變換 林惠珍： 各種物體數(shù)據(jù)的設(shè)計、輸入 投影、消隱 dRdddTt000cos0sin0sinsin0sincoscoscossin0sincossin透視變換用戶坐標(biāo)系觀察坐標(biāo)系屏幕坐標(biāo)系凸多面體消隱算法 對于凸多面體的任一個面，可以根據(jù)其外法矢量和視矢量的夾角來進(jìn)行可見性檢測。如果兩個矢量的夾角090時，表示該表

3、面可見；如果90180時，表示該表面不可見。Z ZX XY YD DF FE EC CA AN NS SB B 圖9-11 三棱柱主要函數(shù) InitParameter三/透視變換常數(shù) Project(P3d &P)/透視變換 ReadPoint三/讀入點坐標(biāo) ReadFace三/讀入面坐標(biāo)基本圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在三維坐標(biāo)系下，描述一個物體不僅需要頂點表，而且還需要邊表和面表，才能完全表達(dá)清楚。立體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖圖 4-14 邊表結(jié)點邊表結(jié)點 其中，其中，x為新增邊低端的為新增邊低端的x|ymin值，用于判斷邊值，用于判斷邊表在桶中的排序；表在桶中的排序；ymax是該邊所在的最大掃描線值，是該邊所在

4、的最大掃描線值，用于判斷該邊何時成為無效邊。用于判斷該邊何時成為無效邊。1/k是邊在是邊在x方向的變方向的變化量和在化量和在y方向的變化量的比值，即方向的變化量的比值，即x/y。 桶、邊表的建立桶、邊表的建立圖圖 4-15 4-15 邊表邊表桶、邊表的建立主要類結(jié)構(gòu) CreatBucket三/初始化桶結(jié)點 Et三/構(gòu)造邊表 AddAet(Edge *NewEdge)/邊插入Aet表 AetOrder三/對Aet表進(jìn)行排序旋轉(zhuǎn)變換 主要思想： 將視點按一定的角度旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體的旋轉(zhuǎn)，期間光源的位置相對視點靜止，所以光源位置和視點同步旋轉(zhuǎn)。 視點旋轉(zhuǎn)新坐標(biāo)： 改變Thta、Fei角即實現(xiàn)視點位置的

5、改變 光源位置和視點相對靜止，求新坐標(biāo)的基函數(shù)： Positionx=430*cos(PI/2+PI*Thta/180); Positiony=430*sin(PI/2+PI*Thta/180); Positionz=430*cos(PI/2+PI*Fei/180);根據(jù)光源相對視點所處的位置（左上角、右上角等）做適當(dāng)調(diào)整。整體類框架的建立 主要類結(jié)構(gòu) P2d類：二維點坐標(biāo)類 P3d類：三維點坐標(biāo)類 Face類：面信息類 Verter類：用于向量運(yùn)算的類 ModelColor類：顏色模型類 （包括r，g，b分量，且0=r,g,b=1） ModelLight類：光照模型類 （包括環(huán)境光、漫反射光、鏡面反射光以及光源的位置信息）光照模型的實現(xiàn) 根據(jù)用戶輸入的材質(zhì)信息、環(huán)境光、漫反射光、鏡面反射光信息利用下述兩個公式計算出三角面片三個頂點的顏色值 npspdaasdeNHIKNLIKIKIIII)()()1, 1min(2210dcdccdist光照模型的實現(xiàn) 根據(jù)三個頂點的顏色值進(jìn)行插值，得到內(nèi)部各點的顏色值。 首先利用對y插值的公式得到三角面片邊上的 兩個點的顏色值 然后利用對x插值的公式得到三角面片一條掃描線上所用點的顏色值CCADAACACDDCyyyyCyyyyCEEDFDDEDEFFCxxxxCxxxxC總結(jié)