計算機圖形學實驗一實驗報告

《計算機圖形學》實驗1實驗報告實驗題目：用戶坐標、視圖坐標、Javaawt坐標概念的建立和應用實驗內容：掌握用戶坐標、視圖坐標、Javaawt坐標概念，掌握三類坐標的轉換算法。編寫自己的算法函數(shù)，并形成Java語言程序包。編寫程序調用驗證之。參考程序：有兩個示范程序MyCanvas.java和MyLineDrawApplet.java基本概念：用戶坐標：是獨立于設備的邏輯坐標,可以是用戶用來定義設計對象的各種坐標。

視圖坐標：是設備相關的坐標，隨目標渲染設備不同而不同。

Java

awt坐標：使用java.awt時的坐標，即窗口顯示圖像時的邊界坐標。。

填充：這個過程可以抽象的理解為以已知的線為中心，向周圍擴展像素，然后對這些像素所在的方塊進行著色。算法設計：功能：用戶可根據(jù)自己輸入的用戶坐標，進行視圖坐標與javaawt坐標之間的轉換，反向的轉換原理與正向相同。此外，該程序還可以進行一些基本圖形的繪制和顏色的填充，如矩形，橢圓等圖形。算法1：用戶坐標向視圖坐標的轉換設userMinx、userMaxx分別為用戶坐標系x軸的最小值與最大值，userMiny、userMaxy分別為用戶坐標系y軸的最小值與最大值；viewMinx、viewMaxx分別為視圖坐標系x軸的最小值與最大值，viewMiny、viewMaxy分別為視圖坐標系y軸的最小值與最大值。通過坐標的壓縮及平移實現(xiàn)坐標的轉換。轉換關系如下：viewX=viewMinx+(userX-userMinx)/(userMaxx-userMinx)*(viewMaxx-viewMinx)viewY=viewMiny+(userY-userMiny)/(userMaxy-userMiny)*(viewMaxy-viewMiny)算法實現(xiàn)：//將用戶坐標的點轉換到視圖坐標 publicdoubleviewX(doublex){ doubles=(x-userMinx)/(userMaxx-userMinx); doublet=viewMinx[currentViewport]+s* //坐標的平移及壓縮 (viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]); returnt; } publicdoubleviewY(doubley){ doubles=(y-userMiny)/(userMaxy-userMiny); doublet=viewMiny[currentViewport]+s* //坐標的平移及壓縮 (viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]); returnt; }算法2：視圖坐標向javaawt坐標的轉換若令(viewX,viewY)為視圖坐標，(x,y)為awt坐標，width、height分別為窗口的寬度和高度，則它們之間的轉換關系為：X=viewX*widthY=viewY*height算法實現(xiàn)：//將視圖坐標系的點轉換到JavaAWT坐標 publicintgetIntX(doublex){ return(int)(windowWidth*x); //注意視圖坐標0-1之間 } publicintgetIntY(doubley){ return(int)(windowHeight*(1-y)); //Y軸方向相反 }算法3：橢圓的繪制首先將從用戶坐標獲得的圓心坐標轉換到javaawt坐標，將X、Y軸坐標分別投影在AWT坐標上，獲得橢圓外切矩形的左上角X、Y軸坐標，即可繪制出橢圓。算法實現(xiàn)：//橢圓的畫法（圓心坐標和兩個半徑） publicvoiddrawOval(doublex,doubley,doublexr,doubleyr){ //圓心從用戶坐標轉換到JavaAWT坐標 intix=getX(x); intiy=getY(y); intixr=getDimensionX(xr); //x軸半徑投影到JavaAWT坐標 intiyr=getDimensionX(yr); //y軸半徑投影 intx0=ix-ixr; //橢圓外切矩形的左上角x坐標 inty0=iy-iyr; //橢圓外切矩形的左上角y坐標 graphics.drawOval(x0,y0,2*ixr,2*iyr); } 代碼：//文件名：MyCanvas.java//定義用戶的canvas類，實現(xiàn)// 從用戶坐標到視圖的轉換// 視圖到JavaAWT坐標的轉換// 用戶坐標系的二維圖形的描畫方法，等//用編譯命令javac-d.MyCanvas.java把本文件制作成包MyCanvas//在調用這個包的程序里加入語句importMyCanvas.MyCanvas;package MyCanvas; //制作的包名，這里包名和類名同importjava.io.*;importjava.awt.*;importjava.awt.image.*;//定義canvas類publicclassMyCanvasextendsComponent{ //用戶坐標系范圍缺省值([-1,1],[-1,1]) protecteddoubleuserMinx=-1; //用戶坐標系X軸的最小值 protecteddoubleuserMaxx=1; //用戶坐標系X軸的最大值 protecteddoubleuserMiny=-1; //用戶坐標系Y軸的最小值 protecteddoubleuserMaxy=1; //用戶坐標系Y軸的最大值 //視圖的坐標范圍缺省值([0,1],[0,1]) protecteddouble[]viewMinx; //各視圖X軸最小值的數(shù)組 protecteddouble[]viewMaxx; //各視圖X軸最大值的數(shù)組 protecteddouble[]viewMiny; //各視圖Y軸最小值的數(shù)組 protecteddouble[]viewMaxy; //各視圖Y軸最大值的數(shù)組 finalstaticintDefaultViewportMax=256; //缺省的視圖數(shù) protectedintviewportMax=DefaultViewportMax; //最大視圖數(shù) protectedintviewportNum=0; //當前視圖數(shù) protectedintcurrentViewport=0; //當前視圖的索引號 //窗口大小 finalstaticintDefaultWindowSize=256; //缺省的窗口大小 protectedintwindowWidth=DefaultWindowSize; //窗口寬度 protectedintwindowHeight=DefaultWindowSize; //窗口寬度 //定義JavaAWT的Graphics和Component protectedGraphicsgraphics; //MyCanvas的Graphics數(shù)據(jù)類 protectedComponentcomponent; //MyCanvas的component數(shù)據(jù)類 protectedColorcurrentFrontColor=Color.white; //當前前景顏色 protectedColorcurrentBackColor=Color.white; //當前背景色 //構造方法 //缺省的構造方法中viewportMax=256 publicMyCanvas(Componenta){ component=a; //設定MyCanvas類所用的Component graphics=a.getGraphics(); //設定MyCanvas類所用的graphics windowWidth=a.getSize().width; //窗口寬度 windowHeight=a.getSize().height; //窗口高度 createViewport(DefaultViewportMax); //創(chuàng)建視圖 } //創(chuàng)建視圖 privatevoidcreateViewport(intmax){ currentViewport=0; //設定當前視圖索引號 viewportMax=max; //設定視圖數(shù)的最大值 viewMinx=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖X軸最小值 viewMaxx=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖X軸最大值 viewMiny=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖y軸最小值 viewMaxy=newdouble[viewportMax]; //存放各視圖y軸最大值 viewMinx[currentViewport]=0.0; //設定當前視圖的坐標軸范圍 viewMiny[currentViewport]=0.0; viewMaxx[currentViewport]=1.0; viewMaxy[currentViewport]=1.0; viewportNum=1; //當前視圖數(shù) } //設定用戶坐標系范圍 publicvoidsetWindow(doublex1,doublex2,doubley1,doubley2){ userMinx=x1; //設定窗口（用戶坐標系）X軸的最小值 userMaxx=x2; //設定窗口（用戶坐標系）X軸的最大值 userMiny=y1; //設定窗口（用戶坐標系）y軸的最小值 userMaxy=y2; //設定窗口（用戶坐標系）y軸的最大值 } //設定視圖 publicvoidsetViewport(doublex1,doublex2,doubley1,doubley2){ currentViewport=viewportNum; //設定新的當前視圖索引號 viewportNum++; //當前視圖數(shù)加1 viewMinx[currentViewport]=x1; //存放視圖的X軸最小值 viewMaxx[currentViewport]=x2; //存放視圖的X軸最大值 viewMiny[currentViewport]=y1; //存放視圖的y軸最小值 viewMaxy[currentViewport]=y2; //存放視圖的y軸最大值 } //視圖復位 publicvoidresetViewport(){ currentViewport=0; //當前視圖索引號重歸于零 viewMinx[currentViewport]=0.0; //設定當前視圖的坐標軸范圍 viewMiny[currentViewport]=0.0; viewMaxx[currentViewport]=1.0; viewMaxy[currentViewport]=1.0; viewportNum=1; //當前視圖數(shù) } //將視圖坐標系的點轉換到JavaAWT坐標 publicintgetIntX(doublex){ return(int)(windowWidth*x); //注意視圖坐標0-1之間 } publicintgetIntY(doubley){ return(int)(windowHeight*(1-y)); //Y軸方向相反 } //將用戶坐標的點轉換到視圖坐標 publicdoubleviewX(doublex){ doubles=(x-userMinx)/(userMaxx-userMinx); doublet=viewMinx[currentViewport]+s* //坐標的平移及壓縮 (viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]); returnt; } publicdoubleviewY(doubley){ doubles=(y-userMiny)/(userMaxy-userMiny); doublet=viewMiny[currentViewport]+s* //坐標的平移及壓縮 (viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]); returnt; } //將用戶坐標的點轉換到JavaAWT坐標 publicintgetX(doublex){ doublexx=viewX(x); //先將x轉換到視圖坐標 intix=getIntX(xx); //將視圖坐標轉換到JavaAWT坐標 returnix; } publicintgetY(doubley){ doubleyy=viewY(y); //先將y轉換到視圖坐標 intiy=getIntY(yy); //將視圖坐標轉換到JavaAWT坐標 returniy; } //將用戶坐標系的寬度、高度值投影到JavaAWT坐標 publicintgetDimensionX(doublew){ doublex=viewMaxx[currentViewport]-viewMinx[currentViewport]; x*=windowWidth*w/(userMaxx-userMinx); //按比例投影，經(jīng)由視圖坐標系 return((int)Math.abs(x)); //用戶坐標系可能反向 } publicintgetDimensionY(doubleh){ doubley=viewMaxy[currentViewport]-viewMiny[currentViewport]; y*=windowHeight*h/(userMaxy-userMiny); //按比例投影，經(jīng)由視圖坐標系 return((int)Math.abs(y)); //用戶坐標系可能反向 } //有關當前顏色的設定方法：畫筆顏色、前景色、背景色 publicColorgetColor(){ returncurrentFrontColor; //得到當前顏色序號 } publicvoidsetColor(Colorc){ graphics.setColor(c); //設置圖形對象的顏色 currentFrontColor=c; //設定當前顏色序號 } publicColorgetForeground(){ returncurrentFrontColor; //得到當前前景色序號 } publicvoidsetForeground(Colorc){ component.setForeground(c); //設置前景色 currentFrontColor=c; //設定當前前景色序號 } publicColorgetBackground(){ returncurrentBackColor; //得到當前背景色序號 } publicvoidsetBackground(Colorc){ component.setBackground(c); //設置背景色 currentBackColor=c; //設定當前背景色序號 } //-----各類圖形的描畫方法----------- //直線畫法:兩點式參數(shù) publicvoiddrawLine(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點坐標轉換到JavaAWT坐標 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); graphics.drawLine(ix1,iy1,ix2,iy2); //這個方法它是怎樣畫直線的？ } //矩形畫法:對角式參數(shù) publicvoiddrawRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點坐標轉換到JavaAWT坐標 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐標 intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形寬度，單位像素 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){ //從用戶的點坐標轉換到JavaAWT坐標 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐標 intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形寬度，單位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.fillRect(ix0,iy0,width,height); //填充算法如何實現(xiàn)？ } //矩形區(qū)域的清除 publicvoidclearRect(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2){ //從用戶的點坐標轉換到JavaAWT坐標 intix1=getX(x1); intiy1=getY(y1); intix2=getX(x2); intiy2=getY(y2); intix0=(ix1<ix2)?ix1:ix2; //矩形左上角坐標 intiy0=(iy1<iy2)?iy1:iy2; intwidth=Math.abs((ix1-ix2))+1; //矩形寬度，單位像素 intheight=Math.abs((iy1-iy2))+1; //矩形高度 graphics.clearRect(ix0,iy0,width,height); //算法等同填充 }//橢圓的畫法（圓心坐標和兩個半徑） publicvoiddrawOval(doublex,doubl