计算机图形学与三维建模实验报告.docx
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计算机图形学与三维建模实验报告
计算机图形学实验报告
openGL的基本使用
1.项目代码：
//2321321.cpp:
定义控制台应用程序的入口点。
#include"stdafx.h"
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
//#include"vgl.h"opengl4.3编程宝典第8版库函数
//#include"loadshaders.h"
GLfloatx=0.0,y=0.0,z=0.0;//用于平移的变量
GLfloati=1.0,j=1.0,k=1.0;//用于缩放的变量
intd=1;//用于是否判断旋转的开关
GLfloatangle=0.0f;//旋转角度的变量
voidmyDisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
//创建透视效果视图
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
gluPerspective（90.0f,1.0f,1.0f,20.0f）;
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;
glLoadIdentity（）;
gluLookAt（0.0,0.0,10.0,0.0,0.0,0.0,0.0,1.0,0.0）;
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
//定义4光源，从4个方向入射,第一个是白光，其他为红绿蓝
{
GLfloatsun_light_position[]={-5.0f,5.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_position1[]={5.0f,5.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_position2[]={-5.0f,-5.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_position3[]={5.0f,-5.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_ambient[]={0.0f,0.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_diffuse[]={1.0f,1.0f,1.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_diffuse1[]={1.0f,0.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_diffuse2[]={0.0f,1.0f,0.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_diffuse3[]={0.0f,0.0f,1.0f,1.0f};
GLfloatsun_light_specular[]={1.0f,1.0f,1.0f,1.0f};
glLightfv（GL_LIGHT0,GL_POSITION,sun_light_position）;
glLightfv（GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,sun_light_ambient）;
glLightfv（GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,sun_light_diffuse）;
glLightfv（GL_LIGHT0,GL_SPECULAR,sun_light_specular）;
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_POSITION,sun_light_position1）;
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,sun_light_ambient）;
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,sun_light_diffuse1）;
glLightfv（GL_LIGHT1,GL_SPECULAR,sun_light_specular）;
glLightfv（GL_LIGHT2,GL_POSITION,sun_light_position2）;
glLightfv（GL_LIGHT2,GL_AMBIENT,sun_light_ambient）;
glLightfv（GL_LIGHT2,GL_DIFFUSE,sun_light_diffuse2）;
glLightfv（GL_LIGHT2,GL_SPECULAR,sun_light_specular）;
glLightfv（GL_LIGHT3,GL_POSITION,sun_light_position3）;
glLightfv（GL_LIGHT3,GL_AMBIENT,sun_light_ambient）;
glLightfv（GL_LIGHT3,GL_DIFFUSE,sun_light_diffuse3）;
glLightfv（GL_LIGHT3,GL_SPECULAR,sun_light_specular）;
glEnable（GL_LIGHT0）;
glEnable（GL_LIGHT1）;
glEnable（GL_LIGHT2）;
glEnable（GL_LIGHT3）;
glEnable（GL_LIGHTING）;
glEnable（GL_DEPTH_TEST）;
}
//绘制坐标轴
{
glBegin（GL_LINE）;
//x轴红色
glColor3f（1,0,0）;
glVertex3f（10,0,0）;
glVertex3f（-10,0,0）;
//y轴绿色
glColor3f（0,1,0）;
glVertex3f（0,10,0）;
glVertex3f（0,-10,0）;
//z轴蓝色
glColor3f（0,0,1）;
glVertex3f（0,0,10）;
glVertex3f（0,0,-10）;
glEnd（）;
}
//定义球体的材质并绘制
{
GLfloatambient[]={0.2f,0.2f,0.2f,1.0f};//环境颜色
GLfloatdiffuse[]={0.7f,0.7f,0.7f,1.0f};//散射颜色
GLfloatspecular[]={1.0f,1.0f,1.0f,1.0f};//镜面反射
GLfloatemission[]={0.0f,0.0f,0.0f,0.5f};//发射光颜色
GLfloathininess=50.0f;//反射指数
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_AMBIENT,ambient）;
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_DIFFUSE,diffuse）;
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_SPECULAR,specular）;
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_EMISSION,emission）;
glMaterialf（GL_FRONT,GL_SHININESS,shininess）;
glTranslatef（x,y,z）;
glScalef（i,j,k）;
if（d==1）
{
glRotatef（angle,0.0f,0.0f,4.0f）;
glTranslatef（2.5f,2.5f,0.0f）;
}
glutSolidSphere（2.0,60.0,60.0）;
}
glutSwapBuffers（）;
}
voidChangeSize（GLsizeiW,GLsizeiH）//当视口改变时改变裁剪部分保证图形观察时不形变
{
GLfloataspectRatio;
if（H==0）
H=1;
glViewport（0,0,W,H）;//视口设置
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;//重置坐标系统
glLoadIdentity（）;
aspectRatio=（GLfloat）W/（GLfloat）H;
if（aspectRatio<=1）//裁剪部分设置
glOrtho（-2.5,2.5,-2.5/aspectRatio,2.5/aspectRatio,2.5,-2.5）;
else
glOrtho（-2.5*aspectRatio,2.5*aspectRatio,-2.5,2.5,2.5,-2.5）;
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;
glLoadIdentity（）;
}
voidProcessKeys（unsignedcharch,inta,intb）
{
if（ch==119）//w
{
y+=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==115）//s
{
y-=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==97）//a
{
x-=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==100）//d
{
x+=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==120）//x
{
z-=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==122）//z
{
z+=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==43）//+
{
i+=0.1;
j+=0.1;
k+=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==45）//-
{
i-=0.1;
j-=0.1;
k-=0.1;
glutPostRedisplay（）;
}
elseif（ch==32）//空格键
{
if（d==0）
d=1;
elsed=0;
cout<}//按空格开关旋转
}
voidIdleFunc（）
{
if（d==1）
{
angle+=1.0f;
if（angle==360.0f）
{angle=0.0f;}
cout<myDisplay（）;
}
}
int_tmain（intargc,char*argv[]）
{
glutInit（&argc,（char**）argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_DEPTH|GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutInitWindowSize（500,500）;
glutCreateWindow（"HelloOpenGL"）;
glutDisplayFunc（myDisplay）;
glutReshapeFunc（ChangeSize）;
glutIdleFunc（IdleFunc）;
glutKeyboardFunc（ProcessKeys）;
glutReshapeFunc（ChangeSize）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
2．系统总体布局
系统流程图：
本系统是常规的openGL系统，初始化后先设置视角、投影、光照、材质等因素，绘制基本的图形，再通过函数判断键盘输入进行重复绘制，完成基本的平移，缩放，旋转等操作
3．系统设计思路
在系统设计最初，本来想直接使用默认视角后直接设置光照和平移旋转等功能，但是发现在默认视角下对物体，特别是正方体的三维效果无法很好地观察，因此采用侧视视角然后在对材质的定义上，由于立方体设置比较麻烦，最后决定画一个球体，然后在平移旋转缩放等功能的演示上，直接演示过于简单，就是一个函数的执行，因此决定采取利用键盘控制移动和缩放及旋转的方式。
具体操作方法为wsadzx分别控制前后左右上下，space控制开始/停止旋转
4．感想和心得
在本次实验中，对我来说最大的问题是正确地理解视点，投影等概念；在默认状态下视角从Z轴正方向看向负方向，对于很多规则物体不旋转的话无法清楚地看到其三维特征，在调整视角的过程中遇到一些问题。
然后在加入光照效果的过程中，本来想画多个物体，然后在给物体直接上色再利用光线追踪算法。
但是代码上一直因为某些我不知道的原因无法实现。
最后只能一步一步设置物体的材质效果；由于缺乏经验，在材质设置上很长时间都无法设置出“看上去真实”的效果，最后参考了网上的参数设置才达到这样的效果。
最后在平移和旋转及缩放的操作上，本来的思路是利用在空间中点画线再画面最后围成一个三维图形的方法，这样在平移和旋转的过程中就是一个坐标的矩阵变换，并且还可以通过栈实现变换后还原的功能。
但是在第一步点画线再画面的过程中就遇到了问题。
因此放弃了这种想法，在平移和旋转的操作上只是一个函数就完成了。
这是我这次实验中最大的遗憾。
以下是测试截图
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