3D编程基础实验：探索视点与投影变换

"3D编程基础实验，包括3D图元绘制、视点与投影变换的理解及应用，以及茶壶和圆环造型的构建。" 本实验主要关注3D编程的基础，通过一系列的操作来深入理解和实践3D环境中的图形渲染。实验的核心知识点包括： 1. **3D基本编程**：实验旨在使学生掌握3D空间中的对象表示和绘制方法，这是计算机图形学的基础。这通常涉及到坐标系、向量和矩阵运算，以及OpenGL等图形库的使用。 2. **视点观察函数**：`gluLookAt`函数是OpenGL中的视点设置函数，它定义了观察者的位置（eye），观察的目标点（center）以及向上方向（up）。实验中通过改变这些参数，观察不同视角下的3D场景，以理解视点对3D显示的影响。 3. **投影变换函数**：`gluPerspective`用于定义透视投影，而正交投影则是通过其他方式设置。透视投影模拟人眼观察，近大远小，而正交投影则保持物体比例不变，两者在视觉效果上有显著差异。实验中通过切换投影方式，体验两种投影的区别。 4. **基本3D图元绘制**：实验中用到了3D立方体、茶壶和圆环等基本图元。`glutWireTeapot`和`glutSolidTeapot`用于绘制茶壶，前者为线框模式，后者为填充模式。圆环的绘制可能涉及环面的几何构造和循环绘制。 5. **动态效果**：实验要求让物体绕特定轴旋转，这需要用到旋转矩阵和时间变量，实现动画效果。例如，立方体绕Z轴旋转可以通过调整旋转角度实现。 6. **自定义3D物体场景**：学生需要设计并实现自己的3D场景，这可能涉及更多的图元组合、变换和光照效果。在茶壶下方添加圆环，并让它们共同旋转，需要理解物体组合和运动的编程逻辑。 通过这个实验，学生可以系统地学习和实践3D图形编程的关键概念和技术，为后续更复杂的3D场景建模和动画制作打下坚实基础。同时，实验也强调了理论与实践的结合，通过实际操作加深对3D图形学原理的理解。