计算机图形学实践:像素点、DDA直线与中点画圆算法

需积分: 9 3 下载量 105 浏览量 更新于2024-09-24 收藏 83KB DOC 举报
"这篇文档是关于计算机图形学中的一些基本算法的实现,主要涉及C语言编程,包括画像素点、DDA(Digital Differential Analyzer)法画直线和中点画圆法。" 计算机图形学是一门研究如何在计算设备上生成、处理和显示图像的学科。在计算机图形学中,算法起着至关重要的作用,它们使得我们能够通过编程来创建复杂的视觉效果和交互式图形界面。以下将详细解释给定文件中提到的三个基本算法。 1. **画像素点** 在txx1.c程序中,`putpixel()`函数用于在屏幕上设置特定位置的像素颜色。这个简单的程序遍历一个范围,每隔16个像素单位绘制一对不同颜色的点。这是图形学中最基础的操作,可以用来构建更复杂的图像。 2. **DDA法画直线** DDA算法是一种常见的直线绘制算法,用于在屏幕上精确地画出直线。在txx2.c程序中,`linedda()`函数接受两个端点坐标(x0, y0)和(x1, y1),以及颜色参数。算法首先计算斜率,然后逐像素地移动,根据斜率更新y坐标,并用`putpixel()`函数设置像素。主函数调用`linedda()`绘制一条从(0, 0)到(200, 300)的线段,颜色为变量`e`。 3. **中点画圆法画整圆** txx3.c程序展示了中点画圆算法,这是一种有效的画圆方法。该算法基于几何原理,从圆心出发,向四个象限同时扩展。`circlepoints()`函数计算每个象限上的像素点,考虑屏幕纵横比进行调整,以确保在不同比例的屏幕上圆看起来是圆形。主程序中,函数被调用来画一个半径为200的圆,但实际的屏幕尺寸可能需要动态调整以适应不同显示器。 这些算法是计算机图形学的基础,理解并能够实现它们对于学习更高级的图形技术,如3D建模、光照和纹理映射等,至关重要。通过C语言实现这些算法,可以提供直观的理解和实践经验,这对于计算机科学和软件工程的学生尤其有益。此外,`initgraph()`、`cleardevice()`和`closegraph()`等函数是BGI(Borland Graphics Interface)库的一部分,这是一个旧的图形库,用于在DOS环境中进行图形编程,虽然现在可能不常用,但它仍然是学习图形学概念的一个起点。
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这是配套教材的源码。教材我已经传过。 第1章 基本图形的生成 1 1.1 直线 1 1.1.1 DDA(数值微分)算法 2 1.1.2 生成直线的中点画线法 2 1.1.3 Bresenham算法 2 1.1.4 程序设计 3 1.2 圆 7 1.2.1 直角坐标法 7 1.2.2 中点画圆法 8 1.2.3 圆的Bresenham算法 8 1.3 椭圆扫描转换中点算法 11 1.4 多边形的扫描转换与区域填充 13 1.4.1 多边形的扫描转换 14 1.4.2 区域填充算法 15 1.5 字符的生成 22 1.5.1 点阵字符 22 1.5.2 矢量字符 23 1.5.3 字符属性 23 1.6 图形裁剪 23 1.6.1 线裁剪 24 1.6.2 多边形裁剪 25 1.6.3 字符裁剪 26 1.6.4 图形裁剪编程 26 1.7 Visual C++中基本绘图函数 38 练习题 41 第2章 二维图形 42 2.1 用户坐标到屏幕坐标的变换 42 2.1.1 窗口到视口的变换内容 42 2.1.2 窗口区到视口区的坐标变换 43 2.2 二维几何变换 44 2.2.1 基本变换 44 2.2.2 二维几何变换的级联 47 2.3 几何变换程序设计案例 49 2.4 平面曲线图 59 2.4.1 正叶线 60 2.4.2 正叶线蝴蝶结 60 2.5 平面曲线程序设计案例 60 练习题 63 第3章 交互技术 64 3.1 用户接口设计 64 3.2 逻辑输入设备与输入处理 65 3.2.1 逻辑输入设备 65 3.2.2 输入模式 66 3.3 交互式绘图技术 67 3.4 交互技术程序设计案例 68 练习题 75 第4章 简单CAD绘图系统开发实例 76 4.1 计算机图形学绘图基础 76 4.1.1 Visual C++开发系统基本绘图知识 77 4.1.2 计算机图形学绘图系统设计基本原则 79 4.1.3 图形程序设计步骤 79 4.1.4 在Visual C++集成开发环境下程序的调试 81 4.1.5 计算机程序结构设计基础 81 4.1.6 绘图程序设计基本方法 82 4.2 图形的数据结构 85 4.2.1 图形信息的分类 85 4.2.2 图形数据结构 85 4.2.3 计算机对数据的管理——数据文件 86 4.2.4 图形数据的存储状态 87 4.2.5 动态文件数据结构的组织原则 87 4.2.6 简单CAD绘图系统编程实例中的数据结构 87 4.3 简单CAD绘图系统功能简介 103 4.3.1 简单CAD绘图系统运行界面 103 4.3.2 简单CAD绘图系统功能 103 第5章 三维图形变换 107 5.1 三维图形几何变换矩阵 107 5.2 三维图形基本变换矩阵 107 5.2.1 平移变换 107 5.2.2 比例变换 108 5.2.3 绕坐标轴的旋转变换 109 5.2.4 对称变换 110 5.2.5 错切变换 112 5.3 图形的投影变换 113 5.3.1 投影变换分类 113 5.3.2 平行投影 114 5.4 三维变换程序设计案例 118 练习题 146 第6章 曲线和曲面 147 6.1 曲线曲面参数表示的基础知识 147 6.1.1 非参数表示和参数表示 147 6.1.2 参数表示的基本特征 148 6.1.3 曲线段之间的连续性 150 6.1.4 曲线曲面设计中的几个概念 151 6.2 常用参数曲线 151 6.2.1 一般规则空间曲线 151 6.2.2 Bezier曲线 152 6.2.3 B样条曲线 158 6.3 参数曲面 164 6.3.1 函数式曲面 164 6.3.2 旋转曲面 165 6.4 常用曲面 166 6.4.1 双曲线曲面 166 6.4.2 Bezier曲面 166 6.4.3 B样条曲面 168 6.5 曲面与曲线编程案例 169 练习题 195 第7章 几何造型技术 196 7.1 实体的表示模型 196 7.1.1 分解表示 197 7.1.2 构造表示 198 7.1.3 边界表示 200 7.1.4 形体的边界表示模型 200 7.2 求交分类 202 7.2.1 求交分类 202 7.2.2 基本的求交算法 203 7.3 图形相交-相切程序设计案例 207 7.4 非传统造型技术 220 7.4.1 基本概念 221 7.4.2 分形造型对模型的基本要求 221 7.4.3 分形造型的常用模型 221 7.5