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 2012 年 5 月 29 日 指导教师 刘长松 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’)。
主视图正投影正平行投影正等侧平行投影投影透视投影斜平行投影一点透视二点透视三点透视三点透视正轴侧投影一点透视正二侧俯视图侧视图 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。 3、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
在这个程序时还是出现了不少问题，很多都是基本的代码问题，后来在老师跟同学的指导下算是顺利完成了这个实验。
五、程序运行结果或数据
六、实验收获及体会
通过这次实验，又复习了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，把课本上的知识又一次运用到实际中。另外还掌握了用C语言编程实现三维简单立体的正等测投影、三视图、透视图的绘制。
七、参考源程序(可附页)
#include
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,\
outtextxy(scx(-xmax/2+10),scy(-ymax/2)-10,\ outtextxy(scx(xmax/2),scy(-ymax/2)-10,\ outtextxy(scx(0)+3,scy(ymax/2)+6,\}
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(double x1[8],double 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,\ 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(WHITE); draw(x1,z1); zt=scy(z1[0])+10;
outtextxy(scx(x1[0]),zt,\ 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(YELLOW); draw(x1,z1); zt=scy(z1[0])+10;
outtextxy(scx(x1[0]),zt,\ 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(YELLOW); draw(x1,z1); zt=scy(z1[0])+10;
outtextxy(scx(x1[0]),zt,\
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(YELLOW); draw(x1,z1); zt=scy(z1[0])+10;
outtextxy(scx(x1[0]),zt,\ 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(); }