计算机图形学实验指导书学号：1441901105姓名：谢卉实验一：图形的几何变换实验学时：4学时实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的二维图形的平移、缩放、旋转和投影变换（投影变换可在实验三中实现）等是最基本的图形变换，被广泛用于计算机图形学的各种应用程序中，本实验通过算法分析以及程序设计实验二维的图形变换，以了解变换实现的方法。如可能也可进行裁剪设计。二、实验内容掌握平移、缩放、旋转变换的基本原理，理解线段裁剪的算法原理，并通过程序设计实现上述变换。建议采用VC++实现OpenGL程序设计。三、实验原理、方法和手段1．图形的平移在屏幕上显示一个人或其它物体（如图1所示），用交互操作方式使其在屏幕上沿水平和垂直方向移动Tx和Ty，则有x’=x+Txy’=y+Ty其中：x与y为变换前图形中某一点的坐标，x’和y’为变换后图形中该点的坐标。其交互方式可先定义键值，然后操作功能键使其移动。2．图形的缩放在屏幕上显示一个帆船（使它生成在右下方），使其相对于屏幕坐标原点缩小s倍（即x方向和y方向均缩小s倍）。则有：x’=x*sy’=y*s注意：有时图形缩放并不一定相对于原点，而是事先确定一个参考位置。一般情况下，参考点在图形的左下角或中心。设参考点坐标为xf、yf则有变换公式x’=x*Sx+xf*(1-Sx)=xf+(x-xf)*Sxy’=y*Sy+yf*(1-Sy)=yf+(y-yf)*Sy式中的x与y为变换前图形中某一点的坐标，x’和y’为变换后图形中该点的坐标。当Sx>1和Sy>1时为放大倍数，Sx<1和Sy<1时为缩小倍数（但Sx和Sy必须大于零）。3．图形的旋转在屏幕上显示一个汽车，根据自己确定的旋转角度和旋转中心对图形进行旋转。旋转公式为x’=xf+(x-xf)*cos(angle)-(y-yf)*sin(angle)y’=yf+(y-yf)*cos(angle)+(x-xf)*sin(angle)其中：xf,yf为围绕旋转的中心点的坐标。x,y为旋转前图形中某点的坐标，x’和y’为旋转后图形中该点的坐标。4．裁剪对一个三角形进行裁剪，裁剪后的图形应是一个封闭的图形。可采用线段裁剪法，其方法可用书上的线段相交求点的公式，确定可见线段予以保存，不在窗口的线段则应舍弃。图1四、实验组织运行要求本实验采用集中授课形式，每个同学独立完成上述实验要求。五、实验条件每人一台计算机独立完成实验。六、实验步骤（1）将图形显示在初始位置。（2）对图形各点按变换表达式作坐标变换，计算出各点变换后的相应点的坐标。（3）将原来的图形抹去。（4）在新的位置显示图形。七、程序代码平移缩放//test1.cpp:定义控制台应用程序的入口点。//#include"stdafx.h"#include"gl/glut.h"#include"math.h"#includefloatwidth,highth,angle;voidinit(void)//画正方形{glClearColor(1.0,1.0,1.0,0.0);//背景颜色glMatrixMode(GL_PROJECTION);//投影gluOrtho2D(0.0,600.0,0.0,600.0);//参数分别代表（左下角x坐标，右上角x坐标，左下角y坐标，右上角y坐标）}voiddisplay(void){glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);glColor3f(0.0,1.0,1.0);//矩形颜色glBegin(GL_POLYGON);glTranslatef(0,0,0);glRotatef(angle,0,0,1);glVertex2f(100.0f+width,100.0f+highth);//用来画点glVertex2f(100.0f+width,300.0f+highth);glVertex2f(300.0f+width,300.0f+highth);glVertex2f(300.0f+width,100.0f+highth);glEnd();glFlush();}voidmySpecialKeyboard(intkey,intx,inty){if(key==GLUT_KEY_RIGHT)width+=5;if(key==GLUT_KEY_LEFT)width-=5;if(key==GLUT_KEY_UP)highth+=5;if(key==GLUT_KEY_DOWN)highth-=5;glutPostRedisplay();}voidmyKeyboard(unsignedcharkey,intx,inty){if(key=='c'||key=='C')exit(0);glutPostRedisplay();}voidmymouse(intbutton,intstate,intx,inty)//鼠标控制缩放{if(state==GLUT_DOWN){if(button==GLUT_LEFT_BUTTON){glScalef(0.5,0.5,0.0);display();}elseif(button==GLUT_RIGHT_BUTTON){glScalef(1.5,1.5,0.0);display();}glutPostRedisplay();//重新调用绘制函数}return;}voidmain(intargc,char**argv){glutInit(&argc,argv);glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);glutInitWindowPosition(50,50);glutInitWindowSize(600,600);glutCreateWindow("方向...
