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第一部分 教学实验3

实验任务书3

实验1绘制金刚石图案4

1.1实验目的4

1.2实验要求4

1.3效果图4

1.4实验准备5

1.5实验步骤5

1.5.1创建Test工程实验框架5

1.5.2绘制金刚石图案15

1.5.3写出实验报告24

1.6思考与练习24

实验2绘制任意斜率的直线段28

2.1实验目的28

2.2实验要求28

2.3效果图28

2.4实验准备29

2.5实验步骤29

2.5.1定义颜色类CRGB29

2.5.2设计CLine直线类32

2.5.3消息映射37

2.5.4写出实验报告41

2.6思考与练习41

实验3交互式绘制多边形45

3.1实验目的45

3.2实验要求45

3.3效果图45

3.4实验准备46

3.5实验步骤46

3.5.1人机交互技术46

3.5.2双缓冲技术48

3.5.3绘制多边形49

3.5.4设计CPtrArray类49

3.5.5有效边表填充算法50

3.5.6写出实验报告58

3.6思考与练习58

实验4二维几何变换61

4.1实验目的61

4.2实验要求61

4.3效果图61

4.4实验准备62

4.5实验步骤62

4.5.1静态切分视图框架62

4.5.2设计左窗格视图65

4.5.3设计CTestDoc类69

4.5.4设计包含齐次坐标的二维点类CP269

4.5.5设计二维几何变换类70

4.5.6设计双缓冲74

4.5.7读入图形顶点75

4.5.8绘制图形75

4.5.9碰撞检测76

4.5.10定时器函数76

4.5.11禁止背景刷新函数77

4.5.12写出实验报告77

4.6思考与练习77

实验5直线段裁剪80

5.1实验目的80

5.2实验要求80

5.3效果图80

5.4实验准备81

5.5实验步骤81

5.5.1定义CP2类81

5.5.2 OnDrw（）函数82

5.5.3绘制裁剪窗口82

5.5.4鼠标左键按下函数83

5.5.5鼠标移动函数83

5.5.6编码函数84

5.5.7裁剪函数85

5.5.8写出实验报告87

5.6思考与练习87

实验6立方体线框模型正交投影89

6.1实验目的89

6.2实验要求89

6.3效果图89

6.4实验准备90

6.5实验步骤90

6.5.1立方体数学模型90

6.5.2三维变换91

6.5.3正交投影93

6.5.4设计三维点类93

6.5.5定义三维变换类95

6.5.6定义点表100

6.5.7定义面表100

6.5.8绘制立方体线框模型101

6.5.9键盘控制101

6.5.10动画控制102

6.5.11写出实验报告104

6.6思考与练习104

实验7立方体线框模型透视投影106

7.1实验目的106

7.2实验要求106

7.3效果图106

7.4实验准备107

7.5实验步骤107

7.5.1透视投影变换的实现109

7.5.2定义点表110

7.5.3定义面表111

7.5.4绘制立方体111

7.5.5缩小立方体112

7.5.6放大立方体112

7.5.7写出实验报告112

7.6思考与练习112

实验8动态三视图115

8.1实验目的115

8.2实验要求115

8.3效果图115

8.4实验准备116

8.5实验步骤116

8.5.1建立多面体的数据结构116

8.5.2创建2×2静态切分窗格117

8.5.3建立齐次三维点类117

8.5.4建立表面类119

8.5.5内存复制120

8.5.6三视图变换矩阵122

8.5.7矩阵相乘函数123

8.5.8绘制多面体斜等测图123

8.5.9绘制三视图125

8.5.10写出实验报告125

8.6思考与练习126

实验9交互绘制Bezier曲线128

9.1实验目的128

9.2实验要求128

9.3效果图128

9.4实验准备129

9.5实验步骤129

9.5.1 Bezier曲线的分割递推德卡斯特里奥算法129

9.5.2德卡斯特里奥函数130

9.5.3绘制Bezier曲线131

9.5.4绘制控制多边形131

9.5.5鼠标左键按下的函数132

9.5.6鼠标右键按下的函数133

9.5.7鼠标移动的函数133

9.5.8写出实验报告133

9.6思考与练习134

实验10交互绘制三次B样条曲线135

10.1实验目的135

10.2实验要求135

10.3效果图135

10.4实验准备136

10.5实验步骤136

10.5.1三次B样条曲线的几何性质136

10.5.2绘制控制多边形137

10.5.3绘制三次B样条曲线138

10.5.4鼠标移动函数138

10.5.5写出实验报告139

10.6思考与练习139

实验11旋转的Koch雪花142

11.1实验目的142

11.2实验要求142

11.3效果图142

11.4实验准备143

11.5实验步骤143

11.5.1 Koch曲线的生成元143

11.5.2绘制Koch雪花145

11.5.3双缓冲函数145

11.5.4分形函数146

11.5.5 Koch函数147

11.5.6写出实验报告147

11.6思考与练习147

实验12颜色渐变立方体150

12.1实验目的150

12.2实验要求150

12.3效果图150

12.4实验准备151

12.5实验步骤151

12.5.1定义矢量类CVector151

12.5.2定义颜色点类154

12.5.3定义点表155

12.5.4定义面表156

12.5.5绘制物体156

12.5.6颜色渐变有效边表填充算法157

12.5.7写出实验报告165

12.6思考与练习165

实验13地理划分线框球169

13.1实验目的169

13.2实验要求169

13.3效果图169

13.4实验准备170

13.5实验步骤170

13.5.1球体几何模型170

13.5.2绘制球体173

13.5.3写出实验报告175

13.6思考与练习175

实验14交叉条消隐180

14.1实验目的180

14.2实验要求180

14.3效果图180

14.4实验准备181

14.5实验步骤181

14.5.1交叉条数学模型181

14.5.2叠加条数学模型183

14.5.3消隐算法184

14.5.4定义深度缓冲点表185

14.5.5定义深度排序点表186

14.5.6设置坐标系187

14.5.7禁用深度缓冲绘制交叉条187

14.5.8启用深度缓冲绘制交叉条188

14.5.9深度排序函数188

14.5.10设置背景色为黑色189

14.5.11深度缓冲消隐算法189

14.5.12写出实验报告199

14.6思考与练习199

实验15立方体光照模型201

15.1实验目的201

15.2实验要求201

15.3效果图201

15.4实验准备202

15.5实验步骤202

15.5.1简单光照模型202

15.5.2设计光源类CLightSource205

15.5.3设计材质类CMaterial207

15.5.4设计光照类CLighting208

15.5.5设计默认光源颜色和材质颜色211

15.5.6设计红色、绿色和蓝色光源菜单项211

15.5.7设计红宝石、绿宝石和蓝宝石材质菜单项212

15.5.8设计变换类213

15.5.9写出实验报告217

15.6思考与练习217

实验16球体Gouraud光照模型221

16.1实验目的221

16.2实验要求221

16.3效果图221

16.4实验准备222

16.5实验步骤222

16.5.1双线性光强插值模型算法222

16.5.2设置光源颜色和材质颜色222

16.5.3读入网格小面表223

16.5.4读入网格顶点表224

16.5.5计算面片顶点的颜色225

16.5.6绘制球面226

16.5.7写出实验报告227

16.6思考与练习227

实验17球体Phong光照模型229

17.1实验目的229

17.2实验要求229

17.3效果图229

17.4实验准备230

17.5实验步骤230

17.5.1 Phong双线性法矢插值模型230

17.5.2修改CAET类231

17.5.3修改CZBuffer类231

17.5.4光照环境初始化240

17.5.5绘制球面函数241

17.5.6写出实验报告242

17.6思考与练习242

实验18立方体纹理映射245

18.1实验目的245

18.2实验要求245

18.3效果图245

18.4实验准备246

18.5实验步骤246

18.5.1定义CFacet类246

18.5.2读入位图纹理247

18.5.3定义面表248

18.5.4绘制立方体250

18.5.5填充立方体表面250

18.5.6写出实验报告253

18.6思考与练习253

第二部分 课程设计259

课程设计任务书259

课程设计Ⅰ基本图元光栅扫描演示系统261

Ⅰ.1设计目标261

Ⅰ.2设计效果261

Ⅰ.3总体设计263

Ⅰ.4类的设计264

Ⅰ.5视图的设计281

Ⅰ.6结论293

课程设计Ⅱ 递归动态球体演示系统294

Ⅱ.1设计目标294

Ⅱ.2设计效果294

Ⅱ.3总体设计296

Ⅱ.4类的设计297

Ⅱ.5视图的设计300

Ⅱ.6结论309

课程设计Ⅲ圆环动态纹理演示系统311

Ⅲ.1设计目标311

Ⅲ.2设计效果311

Ⅲ.3总体设计313

Ⅲ.4类的设计317

Ⅲ.5视图的设计337

Ⅲ.6结论346

课程设计Ⅳ动态光源演示系统348

Ⅳ.1设计目标348

Ⅳ.2设计效果348

Ⅳ.3总体设计350

Ⅳ.4类的设计350

Ⅳ.5视图的设计356

Ⅳ.6结论360

课程设计Ⅴ 3DS接口演示系统361

Ⅴ.1设计目标361

Ⅴ.2设计效果362

Ⅴ.3总体设计362

Ⅴ.4类的设计364

Ⅴ.5视图的设计372

Ⅴ.6结论376

参考文献378