Bezier曲面.doc
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一、设计实验目的
通过实验可以更了解Bezier曲线曲面的概念，理解Bezier曲面生成的原理，加深对Bezier生成算法的理解，加强理论的学习，锻炼对知识的运用能力和实践能力；进一步对OpenGL强大功能的认识，并对一些函数如display（）、makeImage（）、init（）、reshape（intw,inth）等的功能的运用又进一步的了解，为以后的学习打下基础。
二、设计实验要求
呈现Bezier曲面，并使其能够旋转和平移
三、实验原理
本程序用VisualC++Win32ConsoleApplicstion（32控制台应用程序）创建一个应用程序，再添加一个c++程序源—Bezier曲面。
绘制Bezier曲面主要运用多个多边形逼近而成，，并通过少数几个控制点对其进行描述。
通过定义曲面和均匀网格绘制一个具有光照和明暗处理效果的Bezier曲面,并实现曲面的放大和缩小，绕x轴，y轴，z轴旋转
四、算法分析：
下面给出程序中主函数中各函数功能说明：
glutInit（&argc,argv）初始化GLUT，用来接收来自main函数的参数，程序可以具体实现相关方式来使用这些参数。
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB|GLUT_DEPTH）颜色缓存的缓存模式，用于显示图形的颜色；
glutInitWindowSize（1000,600）函数功能是创建一个窗口大小为（1000，600）；
glutInitWindowPosition（30,40）函数是所创建的窗口的（0，0）坐标在电脑窗口（30，40）出显示出来；
glutCreateWindow（argv[0]）函数的功能实在屏幕上创建一个窗口；
glutDisplayFunc（display）函数display在每次对窗口重绘时使用；
glutReshapeFunc（reshape）函数主要是改变窗口大小的操作进行重绘；
glutMainLoop（）是程序进入无限事件处理循环计算函数，该函数的调用应为main函数最后一条语句出现。
下面是各函数中的组成函数功能说明：
定义控制点坐标数组：
GLfloatctrlpoints[4][4][3]
绘制曲面（包含的代码描述了所要绘制的Bezier曲面）函数：
display（）
生成图形的纹理函数：
makeImage（）
负责状态变量初始化的函数：
init（）
改变窗口大小的操作进行重绘的函数：
reshape（）
程序进入无限事件处理循环计算函数：
glutMainLoop（）
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）主要定义窗口底面颜色voidglEvalMesh2（GLenummode,GLintp1,GLintp2,GLintq1,GLintq2）的mode参数除了可以是GL_POINT和GL_LINE外，也可以是GL_FILL（生成填充空间曲面）。
voidglMap2{fd}（GLenumtarget,TYPEu1,TYPEu2,GLintustride,GLintuorder,TYPEv1,TYPEv2,Glintvstride,GLintvorder,TYPEpoints）;
这里target的意义与在glMap1*（）中的意义相同；（u1，u2），（v1，v2）是二维曲面坐标；其他参数如uorder，vorder，ustride和vstride等的定义都类似于在曲线中的定义；points为控制点坐标。
对曲面任意一点的计算可通过函数
voidglEvalCoord2{fd}[v]（TYPEu,TYPEv）;
来完成，通过在定义域内的曲线坐标值u，v来计算曲面内任意一点的世界坐标位置。
对于曲面，也可以象曲线一样通过函数来定义均匀间隔的曲面坐标值：
voidglMapGrid2{fd}（GLenumnu,TYPEu1,TYPEu2,GLenumnv,TYPEv1,TYPEv2）;
该函数定义曲面参数空间均匀网格，从u1到u2分为等间隔nu步，从v1到v2分为等间隔nv步，然后由glEvalMesh2（）将此网格应用到已经启动的曲面计算上。
一般来说，纹理图像为正方形或长方形。
但当它映射到一个多边形或曲面上并变换到屏幕坐标时，纹理的单个纹素很少对应于屏幕图像上的象素。
根据所用变换和所用纹理映射，屏幕上单个象素可以对应于一个纹素的一小部分（即放大）或一大批纹素（即缩小）。
下面用函数glTexParameteri（）说明放大和缩小的方法：
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_REPEAT）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_REPEAT）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST）;
实际上，第一个参数可以是GL_TEXTURE_1D或GL_TEXTURE_2D，即表明所用的纹理是一维的还是二维的；第二个参数指定滤波方法，其中参数值GL_TEXTURE_MAG_FILTER指定为放大滤波方法，GL_TEXTURE_MIN_FILTER指定为缩小滤波方法。
若选择GL_NEAREST则采用坐标最靠近象素中心的纹素，这有可能使图像走样；若选GL_LINEAR则采用最靠近象素中心的四个象素的加权平均值。
GL_NEAREST所需计算比GL_LINEAR要少，因而执行得更快，但GL_LINEAR提供了比较光滑的效果。
GLfloatambient[4]={0.8,0.6,0.4,1.0}定义初始化光照、材质的过程
GLfloatposition[4]={0.0,1.0,3.0,1.0}为定义一个黄色光源
GLfloatmat_diffuse[4]={0.8,0.2,0.1,1.0}是定义特定颜色的镜面反射
GLfloatmat_specular[4]={0.8,0.6,0.3,1.0}是定义镜面反射的光亮度
GLfloatmat_shininess[1]={60.0}为光源发光的角度
五、源程序：
#include
#include
#include
GLfloatctrlpoints[4][4][3]={//控制点坐标
{{-1.5,-1.5,4.0},{-0.5,-1.5,2.0},{0.5,-1.5,-1.0},{1.5,-1.5,2.0}},
{{-1.5,-0.5,1.0},{-0.5,-0.5,3.0},{0.5,-0.5,0.0},{1.5,-0.5,-1.0}},
{{-1.5,0.5,4.0},{-0.5,0.5,0.0},{0.5,0.5,3.0},{1.5,0.5,4.0}},
{{-1.5,1.5,-2.0},{-0.5,1.5,-2.0},{0.5,1.5,0.0},{1.5,1.5,-1.0}}
};
GLfloattheta[3]={0.0,0.0,0.0};
GLfloatd=0;
GLfloattexpts[2][2][2]={{{0.0,0.0},{0.0,1.0}},{{1.0,0.0},{1.0,1.0}}};
voiddisplay（void）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT）;
glColor3f（1.0,1.0,1.0）;
glEvalMesh2（GL_FILL,0,20,0,20）;
glFlush（）;
glutSwapBuffers（）;
}
#define imageWidth64
#define imageHeight64
GLbyteimage[3*imageWidth*imageHeight];
voidmakeImage（void）
{
inti,j;
floatti,tj;
for（i=0;iti=2.0*3.14159265*i/imageWidth;
for（j=0;jtj=2.0*3.14159265*j/imageHeight;
image[3*（imageHeight*i+j）]=（GLubyte）127*（1.0+sin（ti））;
image[3*（imageHeight*i+j）+1]=（GLubyte）127*（1.0+cos（2*tj））;
image[3*（imageHeight*i+j）+2]=（GLubyte）127*（1.0+cos（ti+tj））;
}
}
}
voidinit（void）
{
glClearColor（0.0,0.0,0.0,1.0）;//清屏
glEnable（GL_DEPTH_TEST）;//激活深度比较
glMap2f（GL_MAP2_VERTEX_3,0,1,3,4,0,1,12,4,&ctrlpoints[0][0][0]）;//定义曲面
glMap2f（GL_MAP2_TEXTURE_COORD_2,0,1,2,2,0,1,4,2,&texpts[0][0][0]）;
glEnable（GL_MAP2_TEXTURE_COORD_2）;//启动曲面
glEnable（GL_MAP2_VERTEX_3）;
glEnable（GL_MAP2_VERTEX_3）;//启用曲面
glEnable（GL_AUTO_NORMAL）;//启用曲面法向向量计算
glEnable（GL_NORMALIZE）;//启用法向归一化
glMapGrid2f（20,0.0,1.0,20,0.0,1.0）;//定义参数空间的均匀网格
GLfloatambient[4]={0.8,0.6,0.4,1.0};//初始化光照、材质的过程
GLfloatposition[4]={0.0,1.0,3.0,1.0};//定义一个黄色光源
GLfloatmat_diffuse[4]={0.8,0.2,0.1,1.0};//定义特定颜色的镜面反射
GLfloatmat_specular[4]={0.8,0.6,0.3,1.0};//定义镜面反射的光亮度
GLfloatmat_shininess[1]={60.0};//光源发光的角度
glEnable（GL_LIGHTING）;
glEnable（GL_LIGHT0）;
glLightfv（GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,ambient）;
glLightfv（GL_LIGHT0,GL_POSITION,position）;
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_DIFFUSE,mat_diffuse）;
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_SPECULAR,mat_specular）;
glMaterialfv（GL_FRONT,GL_SHININESS,mat_shininess）;
//makeImage（）;
glTexEnvf（GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_DECAL）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_REPEAT）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_REPEAT）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST）;
glTexParameteri（GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST）;
glTexImage2D（GL_TEXTURE_2D,0,GL_RGB,imageWidth,imageHeight,0,
GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,image）;//定义一个二维纹理映射
glEnable（GL_DEPTH_TEST）;
}
staticvoidmouse（intbutton,intstate,intx,inty）
{
if（state==GLUT_DOWN&&button==GLUT_LEFT_BUTTON）
{
d=1.2;
glScalef（d,d,d）;
glutPostRedisplay（）;
}
if（state==GLUT_DOWN&&button==GLUT_RIGHT_BUTTON）
{
d=0.8;
glScalef（d,d,d）;
glutPostRedisplay（）;
}
}
voidkeyboard（unsignedcharkey,intx,inty）
{
switch（key）{
case't':
case'T':
glutPostRedisplay（）;
break;
case27:
exit（0）;
break;
case'x':
case'X':
theta[0]+=5;
if（theta[1]>360）theta[0]-=360;
glRotatef（theta[0],1.0,0.0,0.0）;
glutPostRedisplay（）;
break;
case'y':
case'Y':
theta[1]+=5;
if（theta[1]>360）theta[1]-=360;
glRotatef（theta[1],0.0,10.0,0.0）;
glutPostRedisplay（）;
break;
case'z':
case'Z':
theta[2]+=5;
if（theta[2]>360）theta[2]-=360;
glRotatef（theta[2],0.0,0.0,1.0）;
glutPostRedisplay（）;
break;
default:
break;
}
}
voidreshape（intw,inth）
{
glViewport（0,0,（GLsizei）w,（GLsizei）h）;
glMatrixMode（GL_PROJECTION）;
glLoadIdentity（）;
if（w<=h）
glOrtho（-4.0,4.0,-4.0*（GLfloat）h/（GLfloat）w,
4.0*（GLfloat）h/（GLfloat）w,-4.0,4.0）;
else
glOrtho（-4.0*（GLfloat）w/（GLfloat）h,
4.0*（GLfloat）w/（GLfloat）h,-4.0,4.0,-4.0,4.0）;
glMatrixMode（GL_MODELVIEW）;
glLoadIdentity（）;
glRotatef（85.0,1.0,1.0,1.0）;
}
intmain（intargc,char**argv）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplayMode（GLUT_SINGLE|GLUT_RGB|GLUT_DEPTH）;
glutInitWindowSize（800,600）;
glutInitWindowPosition（50,40）;
glutCreateWindow（argv[0]）;
init（）;
glutDisplayFunc（display）;
glutIdleFunc（NULL）;
glutMouseFunc（mouse）;
glutKeyboardFunc（keyboard）;
glutReshapeFunc（reshape）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
六、实验输出结果显示
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