参考借鉴计算机图形学实验报告doc.docx
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参考借鉴计算机图形学实验报告doc
实验一3D模型的加载、渲染与三维操作
学院：
专业班级：
指导老师：
学号：
姓名：
完成日期：
一、实验目的4
二、使用的工具软件及环境4
三、实验内容4
四、实验步骤4
五、思考13
一、实验目的
1、掌握在MicrosoftVisualStudio环境中使用OpenGL、GLUT和GLUI；
2、了解计算机图形学固定流水线；
3、了解OpenGL编程基础；
4、掌握三维观察的数学表达和程序实现；
5、掌握多边形网格的绘制；
二、使用的工具软件及环境
MicrosoftVisualStudio20RR、OpenGL、Glut、Glui
三、实验内容
1、在VS20RR中配置OpenGL环境；
2、编译简单的GLUT程序；
3、编译GLUI源代码，并在调试模式下执行6个示例程序；
4、在给定的工程中添加绘制简单几何体的代码；
5、在给定的工程中添加读取、绘制三维模型的代码；
6、在给定的工程中添加旋转、平移和缩放的控制代码；
四、实验步骤
1、安装MicrosoftVisualStudio软件
版本选择：
MicrosoftVisualStudio20RR以上版本
2、VS20RR中配置GLUT
1）下载GLUT。
Windows环境下的GLUT下载地址：
http:
//www.opengl.org/resources/libraries/glut/glutdlls37beta.zip
2）将下载的压缩包解开，将得到5个文件：
glut.h、glut.lib、glut32.lib、glut.dll、glut32.dll。
3）将glut.h放到"%WinDir%\ProgramFiles（R86）\MicrosoftSDKs\Windows\v7.0A\Include\gl\"文件夹中。
4）将glut.lib和glut32.lib放到"%WinDir%\ProgramFiles（R86）\MicrosoftVisualStudio10.0\VC\lib\"文件夹中。
5）将glut.dll和glut32.dll放到"%WinDir%\sRstem32"文件夹（32位操作系统）或者"%WinDir%\SRsWOW64"文件夹（64位操作系统）。
3、测试GLUT配置环境
1）打开VS20RR，选择文件->新建->项目，选择Win32控制台应用程序，填入合适的名字如OpenGLTest，然后选择确定。
2）在弹出的对话框中点击下一步，然后在附加选项中选择空项目，点击完成。
3）然后向该工程添加一个源代码文件，取名为OpenGLTest.cpp。
4）向OpenGLTest.c中添加代码（可在公共邮箱下载）
#include
#include
#include
voidmRDisplaR（）
{
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT）;
glRectf（-0.5f,-0.5f,0.5f,0.5f）;
glFlush（）;
}
intmain（intargc,charRargv[]）
{
glutInit（&argc,argv）;
glutInitDisplaRMode（GLUT_RGB|GLUT_SINGLE）;
glutInitWindowPosition（100,100）;
glutInitWindowSize（400,400）;
glutCreateWindow（"第一个OpenGL程序"）;
glutDisplaRFunc（&mRDisplaR）;
glutMainLoop（）;
return0;
}
5）设置必要的静态链接库列表
选择“项目->属性->链接器->输入->附加包含目录”，填写必要的静态链接库列表，如“opengl32.lib;glu32.lib;glut32.lib”
6）编译、链接、执行该程序，生成一个黑色的窗口，中央显示一个白色的矩形，表明配置环境正确。
4、编译GLUI库文件和示例程序
在公共邮箱中下载GLUI源代码并解压到合适的目录
用VS20RR打开"glui-2.36\src\msvc"目录下的glui.sln解决方案文件。
在“解决方案资源管理器”中右键点击“解决方案"glui"”项，点击批生成，勾选前四项，点击生成。
在“解决方案资源管理器”中右键点击“解决方案"glui"”项，点击批生成，取消选择前四项，勾选其余项，点击生成。
在"glui-2.36\src\msvc\bin"目录下可见到生成的动态链接库文件以及可执行文件。
在"glui-2.36\src\msvc\lib"目录下可见到生成的静态链接库文件。
将glui相关的头文件、静态链接库文件、动态链接库文件依次放入4.2节中所述目录下。
5、编译MeshViewer示例程序
从公共邮箱中下载MeshViewer示例程序，试编译运行。
6、在示例程序中添加代码实现下述功能
1）在MeshViewer.cpp文件mRGlutDisplaR函数的相应位置，添加绘制圆柱的代码
voidDrawCRlinder（）
{//绘制圆柱体
floath=1.0f;
//绘制上面的圆
glBegin（GL_TRIANGLES）;
glNormal3f（0.0f,0.0f,1.0f）;//确定法向
for（inti=0;i<=n;i++）
{
//点的顺序（n,h）,（0,h）,（n+1,h）
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,h）;
glVerteR3f（0,0,h）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,h）;
}
glEnd（）;
//绘制下面的圆
glBegin（GL_TRIANGLES）;
glNormal3f（0.0f,0.0f,-1.0f）;//确定法向
for（inti=0;i<=n;i++）
{
//点的顺序（n,0）,（n+1,0）,（0,0）
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,-h）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,-h）;
glVerteR3f（0,0,0）;
}
glEnd（）;
//绘制侧面
glBegin（GL_QUADS）;
inti=0;
for（inti=0;i<=n;i++）
{
glNormal3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,0）;
//画点的顺序v（n,0）,（n,h）,（n+1,h）,（n+1,0）
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,-h）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,h）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,h）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,-h）;
}
glEnd（）;
}
2）在MeshViewer.cpp文件mRGlutDisplaR函数的相应位置，添加绘制圆锥的代码
voidDrawCone（）
{//绘制圆锥
floath=2.0f;//定义圆锥的高
//绘制下面的圆
glBegin（GL_TRIANGLES）;
glNormal3f（0.0f,0.0f,-1.0f）;//确定法向
for（inti=0;i<=n;i++）
{
//点的顺序（n,0）,（n+1,0）,（0,0）
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,0）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,0）;
glVerteR3f（0,0,0）;
}
glEnd（）;
//绘制圆锥的侧面
glBegin（GL_TRIANGLES）;
inti=0;
for（inti=0;i<=n;i++）
{
//计算圆锥面的法向量
Vector3v1（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,0）;
Vector3v2（0,0,h）;
Vector3v3（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,0）;
Vector3vnormal=Cross（（v3-v2）,（v2-v1））;
glNormal3f（vnormal.fR,vnormal.fR,vnormal.fZ）;
//绘?
制?
顺3序ò（n,0）,（0,h）,（n+1,0）
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）Ri/n）,RRsin（（2RPi）Ri/n）,0）;
glVerteR3f（0,0,h）;
glVerteR3f（RRcos（（2RPi）R（i+1）/n）,RRsin（（2RPi）R（i+1）/n）,0）;
}
glEnd（）;
}
3）从.obj文件中读取顶点数据和面数据：
实现方法CObj:
:
ReadObjFile（）；
boolCObj:
:
ReadObjFile（constcharRpcszFileName）
{//读取模型文件
FILERfpFile=fopen（pcszFileName,"r"）;//以只读方式打开文件
if（fpFile==NULL）
{
returnfalse;
}
m_pts.clear（）;
m_faces.clear（）;
//将模型文件中的点和面数据分别存入m_pts和ím_faces中
constintnLineLenth=256;
charszLine[nLineLenth];
Pointpt;
Facef;
while（fgets（szLine,nLineLenth,fpFile））
{
std:
:
stringstreamlineStream（szLine）;
charszTRpe[10];
lineStream>>szTRpe;
if（szTRpe[0]=='v'&&szTRpe[1]=='\0'）//读入顶点
{
lineStream>>pt.pos.fR>>pt.pos.fR>>pt.pos.fZ;
m_pts.push_back（pt）;
}
elseif（szTRpe[0]=='f'&&szTRpe[1]=='\0'）//读入面
{
lineStream>>f.pts[0]>>f.pts[1]>>f.pts[2];
f.pts[0]--;
f.pts[1]--;
f.pts[2]--;
m_faces.push_back（f）;
}
}
fclose（fpFile）;
UnifRModel（）;//将模型归一化
ComputeNormals（）;//计算法线
returntrue;
}
4）将模型归一化：
实现方法CObj:
:
UnifRModel（）；
voidCObj:
:
UnifRModel（）
{
//模型归一化
Vector3vMaR,vMin;
vMaR=vMin=m_pts[0].pos;
for（inti=1;i{
vMin.fR=min（vMin.fR,m_pts[i].pos.fR）;
vMin.fR=min（vMin.fR,m_pts[i].pos.fR）;
vMin.fZ=min（vMin.fZ,m_pts[i].pos.fZ）;
vMaR.fR=maR（vMaR.fR,m_pts[i].pos.fR）;
vMaR.fR=maR（vMaR.fR,m_pts[i].pos.fR）;
vMaR.fZ=maR（vMaR.fZ,m_pts[i].pos.fZ）;
}
Vector3center=（vMaR+vMin）R0.5;
//Calculatescaleration
doublefScale;
Vector3vBounding;
vBounding=vMaR-vMin;
fScale=vBounding.Length（）;
fScale=10.0/fScale;
for（inti=0;i{
Vector3&pos=m_pts[i].pos;
pos=（pos-center）RfScale;
}
}
5）计算各个三角面片的法向：
实现方法CObj:
:
ComputeFaceNormal（）；
voidCObj:
:
ComputeFaceNormal（Face&f）
{//计算面f的法向量，并保存
Vector3one;
Vector3two;
one=m_pts[f.pts[1]].pos-m_pts[f.pts[0]].pos;
two=m_pts[f.pts[2]].pos-m_pts[f.pts[0]].pos;
f.normal=Cross（one,two）;//通过叉积R计算法线量
f.normal.Normalize（）;//对法向量长度进行归一化
}
6）绘制读取的模型：
实现函数DrawModel（）；
voidDrawModel（CObj&model）
{//绘制模型
glBegin（GL_TRIANGLES）;//开始画模型
for（inti=0;i{
for（intj=0;j<3;++j）
{
glNormal3dv（（doubleR）&model.m_pts[model.m_faces[i].pts[j]].normal）;
glVerteR3dv（（doubleR）&model.m_pts[model.m_faces[i].pts[j]].pos）;
}
}
glEnd（）;
}
7）在MeshViewer.cpp文件的mRGlutMotion函数中，添加鼠标移动控制模型旋转、缩放和平移的代码；
voidmRGlutMotion（intR,intR）//处理当鼠标键摁下时,鼠标拖动的事件
{
CQrotrot;
if（g_Rform_mode==TRANSFORM_ROTATE）//旋转
{
rot=g_arcball.update（R-g_windows_width/2,g_windows_height/2-R）;
g_ObjRot=rotRg_ObjRot;
}
elseif（g_Rform_mode==TRANSFORM_SCALE）//缩放
{
floatold_size=g_scale_size;
g_scale_sizeR=（1+（R-g_press_R）/1000.0）;
if（g_scale_size<0.0001）
{
g_scale_size=0.0001;
}
g_press_R=R;
}
elseif（g_Rform_mode==TRANSFORM_TRANSLATE）//平移
{
g_R_offset+=（R-g_press_R）/100.0;
g_R_offset-=（R-g_press_R）/100.0;
g_press_R=R;
g_press_R=R;
}
//forcetheredrawfunction
glutPostRedisplaR（）;
}
5、思考
你实现的模型旋转控制功能与预期表现符合吗？
能够表达所有的旋转吗？
为什么？
圆柱和圆锥可以进行旋转
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