SDUWH计算机图形学实验指导：从直线到贝塞尔曲线

SDUWH大学2020年的计算机图形学实验课程，涵盖了从基本的图形绘制到高级的3D渲染技术，包括直线的各种生成算法、几何形状的填充与裁剪、视窗处理、3D建模以及光照、阴影和纹理的应用。 在计算机图形学中，实验1至实验4主要涉及直线的绘制与生成算法。实验1是基础，让学生理解如何在屏幕上绘制直线。实验2和3介绍了两种不同的直线生成算法，DDA（Digital Differential Analyzer）算法和中点生成算法，前者通过差分迭代计算像素点，后者则利用中点原理简化计算。实验4引入了Bresenham算法，这是在像素级别上优化直线绘制的高效算法，适用于各种硬件平台。 实验5至实验9关注的是曲线和多边形的绘制与填充。实验5和6探讨了中点画圆和椭圆算法，这些算法同样基于中点原理，用于生成平滑的圆形或椭圆形。实验7至9涉及多边形的处理，包括有序边表算法用于多边形描边，边标志算法实现多边形内部填充，以及种子填充算法，这是一种常用的图形区域填充方法。 实验10至实验12转向了图形的裁剪技术，实验10介绍了直线的裁剪，而实验11和12则扩展到多边形裁剪，特别是Weiler-Atherton算法，它是一种高效的多边形裁剪解决方案。 实验13和14涉及到视窗坐标转换和3D图形，实验13讲解了视窗的概念及其在图形显示中的作用，实验15则是通过构建3D房屋和金字塔模型来实践3D图形绘制。 实验16到实验20则进一步深入到图形的高级主题。实验16介绍了交互技术的应用，使用户能够与图形进行互动。实验17和18讨论了光照模型和阴影效果的实现，这对于增强3D场景的真实感至关重要。实验19探讨纹理映射，它是将图像贴在3D物体表面的技术，极大地丰富了视觉效果。最后，实验20介绍了贝塞尔曲线，这是一种广泛应用于曲线设计的数学工具，常用于动画和游戏开发中的路径规划。 这个实验课程全面地覆盖了计算机图形学的基础理论与实践，不仅包含了基本的2D图形处理，还涵盖了3D建模和复杂的渲染技术，对于学习和掌握计算机图形学有极大的帮助。通过这些实验，学生能够理解和运用关键的图形算法，为未来的图形编程和游戏开发打下坚实基础。