计算机图形学:DDA法与中点画线算法详解

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本资源是一份关于计算机图形学的课程实验报告,主要聚焦于设计算法绘制直线与圆的主题。实验旨在帮助学生掌握直线和圆的基本生成算法,包括DDA(二分递归差分算法)和中点画线算法。以下是关键知识点的详细解析: 1. 实验目的: - 掌握C语言编程,特别是图形函数的使用,如图形模式控制、屏幕操作和基本图形函数。 - 学习并实践TurboC或C++等编程语言,用于图形程序设计,以绘制简单的图形。 - 熟悉DDA法,能绘制出具有三个像素宽度的直线段L1,理解图形系统初始化、关闭和模式控制的过程。 - 通过通用中点画线算法的扩展,处理不同斜率情况,如斜率大于1、小于-1和介于-1到1之间。 2. 实验内容: - 实验一: a. 使用DDA法画出可随机输入端点坐标和颜色的直线段L1,同时输出各点坐标和标明端点。 b. 将已学过的斜率小于1的中点画线算法扩展,适用于斜率大于1、负值和绝对值小于1的情况。 3. 程序制作步骤: - 初始化图形系统,检测显示器类型和显示模式,通过输入控制线段端点和颜色。 - DDAline算法的核心是根据起点、终点和斜率计算每一步的坐标变化,对于DDA,使用增量公式计算y的变化,确保精度。 4. 技术要点: - 图形系统初始化涉及到窗口大小、颜色模式设置等。 - 图形模式控制涉及背景色、前景色、线型、填充模式等参数。 - 图形屏幕操作包括清屏、设置坐标范围、移动光标等。 - 颜色设置包括RGB或其他颜色模型的使用。 5. 实践价值: - 这次实验不仅增强了学生的编程实践能力,还加深了他们对图形硬件和软件交互的理解,有助于他们在计算机图形学领域进一步学习和应用。 这份报告提供了实用的编程技巧和理论指导,对学习计算机图形学的学生来说,通过实际操作和理论结合,能够提升他们的算法设计和编程能力,同时巩固了对计算机图形系统基础知识的理解。
2023-05-27 上传
计算机图形学课程实验 报 告 实验题目 设计算法绘制直线与圆 班 级 姓 名 学 号 指导教师 日 期 "实验说明 试验目的: 掌握直线和圆的基本生成算法思想,并上机编程实现相应的算法。 试验地点: 教九楼401 数学系机房 实验要求(Direction): 1. 每个学生单独完成;2.开发语言为TurboC或C++,也可使用其它语言;3.请在自己的实验 报告上写明、学号、班级;4.每次交的实验报告容包括:题目、试验目的和意义、程序 制作步骤、主程序、运行结果图以及参考文件;5. 自己保留一份可执行程序,考试前统一检查和上交。 "实验容 :实验题一 1.1实验题目 1).用DDA法在屏幕上画一条具有三个像素宽的直线段L1。要求:(1)直线段L1的两个 端点坐标和画线颜色都要求可以随机输入;(2)要求输出直线段L1上的各点坐标;(3)画 出直线的同时要求标明两端点坐标。 2).将课堂所讲的斜率0<K<1的中点画线算法推广到斜率K>1、-1<K<0和K<- 1的情况,编写一通用的中点画线算法。 1.2实验目的和意义 1.了解如何利用C语言和图形函数进行绘图; 2. 熟悉并掌握C语言的图形模式控制函数,图形屏幕操作函数,以及基本图形函数; 3. 通过对Turbo C进行图形程序设计的基本方法的学习,能绘制出简单的图形; 4. 熟悉并掌握DDA法在屏幕上画一条具有三个像素宽的直线段L1以及通用的中点画线算法。 通过DDA法及用的中点画线算法,了解图形系统初始化、图形系统关闭和图形模式的控制 ,并熟练运用图形坐标的设置,包括定点、读取光标以及图形颜色的设置。 1.3程序制作步骤(包括算法思想、算法流程图等) 1.自动搜索显示器类型和显示模式,初始化图形系统,通过printf、scanf语句控制线段 的端点坐标和画线颜色的自由输入; 2. DDAline:设直线之起点为(x1,y1),终点为(x2,y2),则斜率k为: 则有: .可通过计算由x方向的增量引起y的改变生成直线。由 (为直线上某步的初值)则 .也可通过计算由y方向的增量引起x的改变生成直线。由(为直线上某 步的初值)则: 3.Midpointline: .假定X坐标为的各像素点中,与直线最近点已确定为 (用实心小圆表示),那么下一个与直线最近的象素点只能是正右方的或右上方 两者之一。 . 再以M表示P1与P2的中点,即又设Q是理想直线与垂直线的交点 。显然有: .当M在Q的下方,则P2 离直线 近,应取为下一个象素点; .当M在Q的上方,则P1离直线 近,应取为下一个象素点。 .当M和Q重合,则P 1和P2离直线 一样近,两者均可取为下一个象素点 1.4主程序 1.4.1 DDA算法 #include "graphics.h" #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <conio.h> #include <math.h> DDAline(int x1, int y1, int x2, int y2, int c) { float delta_x = 0; float delta_y = 0; float x = 0; float y = 0; int dx= 0; int dy = 0; int steps = 0; int k = 0; dx=x2-x1; dy=y2-y1; if (abs(dx)>abs(dy)) { steps=3*abs(dx); } else { steps=3*abs (dy); } delta_x=(float)dx / (float)steps; delta_y=(float)dy / (float)steps; x=float(x1); y=float(y1); for (k=1; k<=steps;k++) { putpixel(int(x+0.5), int(y+0.5), c); x+=delta_x; y+=delta_y; } return 0; } void main() { char t[100] = {0}; int x1 = 0; int y1 = 0; int x2 = 0; int y2 = 0; int c = 0; void dda_line(int x1,int y1,int x2,int y2,int c); int graphdriver=DETECT,graphmode; initgraph(&graphdriver,&graphmode,"D:\\TC"); /*初始化图形系统*/ printf("输入两端点坐标:\n"); scanf("<%d,%d>,<%d,%d>",&x1,&y1,&x2,&y2); printf("输入画线颜色:\n");