基于Shader的计算机图形学实验：OpenGL绘制与几何变换

资源摘要信息:"计算机图形学实验（基于shader）" 1. 计算机图形学基础：计算机图形学是研究如何使用计算机技术来创建、处理、存储和显示图形信息的学科。图形学的实验通常包括二维图形绘制、三维建模、渲染、光照处理等。 2. OpenGL简介：OpenGL（Open Graphics Library）是一个跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API），用于渲染2D和3D矢量图形。在本实验中，将使用OpenGL进行图形绘制和几何变换。 3. 着色器基础：着色器是运行在图形处理单元（GPU）上的一小段程序，用于控制图形渲染管线中的某些功能。在实验中，将通过编写着色器来实现二维图形的绘制与变换。 4. VC++环境配置：VC++即Visual C++，是微软公司开发的一个集成开发环境（IDE），在实验中需要配置好VC++以编写和编译OpenGL程序。 5. 二维图形绘制：实验一中，首先需要练习如何在VC++环境下利用OpenGL绘制基本的二维图形，如三角形。其次，需要编程实现绘制多个不同效果的五角星，这可能包括不同的颜色填充、边框样式等。 6. 二维图形几何变换：实验二要求实现几何变换，包括五角星在矩形框内的滚动和边界碰撞时的反弹效果，类似于台球在桌案上的滚动。此外，需要实现五角星的连续放缩效果以及两个五角星间的碰撞反弹，防止相互穿越。 7. 简单三维虚拟场景漫游：实验三中，以给定的代码范例为基础，需要扩展和丰富三维场景。此外，实现用户通过键盘或鼠标交互进行三维场景漫游的功能。 8. 光照模型及设置：实验四的重点是光照处理。实验要求为三维场景添加光照功能，使用小球体表示光源，并通过键盘控制光源移动。在光源移动的过程中，应该观察到物体表面颜色的相应变化。此外，需要实现物体表面纹理和颜色两种模式下的光照效果。 9. C++编程：作为实验的开发语言，C++在实验中主要用于编写程序逻辑、处理用户输入、调用OpenGL API和着色器，以及实现各种图形变换和渲染效果。 10. 图形学的应用：计算机图形学在游戏开发、模拟、医学可视化、动画制作、CAD/CAM等多个领域有着广泛的应用。 11. OpenGL与着色器的交互：在编程实现过程中，需要了解如何通过OpenGL API将数据传递给着色器，以及着色器如何处理这些数据来实现预期的图形效果。 12. 键盘和鼠标事件处理：在三维场景漫游和光照模型交互中，需要处理用户的键盘和鼠标输入事件，这通常通过事件监听和回调函数实现。 13. 图形学中的碰撞检测：在实验二中，五角星的碰撞反弹效果需要实现碰撞检测逻辑。碰撞检测是图形学和游戏开发中的一个重要概念，用于判断两个或多个对象间是否发生了接触。 以上知识点涵盖了计算机图形学实验（基于shader）中所涉及的主要内容，旨在为学习者提供详细的理论和实践指导。通过完成这些实验，学习者能够对OpenGL编程、着色器技术、三维图形渲染及光照处理有更深入的理解和实践能力。