计算机图形学是研究如何用计算机技术来生成、处理、存储和显示图形信息的学科。在郑州大学的实验报告中，学生通过一系列的实验操作，学习和应用了这一学科的理论知识。实验内容可能涵盖了计算机图形学的基础知识，例如图形数据的表示、图形变换、光线追踪、着色技术、以及交互式图形设计等。学生在实验中可能使用了如OpenGL、DirectX、Three.js等图形编程接口和库来实现具体的图形绘制任务，从而加深了对计算机图形学理论的理解和实践能力的提升。 实验报告通常包含了实验目的、实验环境和工具介绍、实验内容与步骤、实验结果的分析与讨论等部分。在实验目的部分，报告会明确指出进行实验的主要意图和所要达成的目标，比如验证某个图形学算法的可行性或是实现某种图形效果。实验环境和工具介绍则是对实验过程中使用的软件、硬件资源进行说明，包括编程语言、图形API版本、操作系统等信息。实验内容与步骤详细记录了实验的具体过程，包括实验的初始条件、执行的具体操作和实验中的观察结果。实验结果的分析与讨论部分则是对实验结果的解读，包括对实验结果是否达到预期目标的评价，以及可能产生偏差的原因分析。 在进行计算机图形学的实验过程中，学生可能还学习了如何处理图形学中的常见问题，比如抗锯齿技术处理图像的边缘模糊，纹理映射技术如何实现物体表面的图案贴图，以及光线追踪技术在模拟复杂光照效果中的应用等。此外，报告中还可能探讨了图形学在实际应用中的重要性，如在游戏开发、影视动画、虚拟现实、工业设计等领域的应用，以及这些技术如何推动相关行业的发展。 通过实验报告的撰写，学生不仅能够巩固理论知识，提高解决实际问题的能力，而且能够锻炼科学研究和技术文档写作的技能。在不断实践和探索中，计算机图形学的学生们能够掌握更多先进的图形处理技术，为将来的学习和工作打下坚实的基础。

在计算机图形学领域，区域填充和图形裁剪是基础且重要的操作。区域填充通常指的是将特定颜色应用到图形的内部区域，而图形裁剪则是将图形中位于某一定义边界外的部分去除。这两个操作在游戏开发、图形设计、动画制作以及用户界面设计等多个领域中都有广泛的应用。以下分别介绍这两个概念的详细知识点。 **区域填充** 区域填充有几种常见的方法，包括扫描线算法、四连通填充和八连通填充等。四连通填充只考虑上、下、左、右四个方向的移动，而八连通填充则可以考虑八个方向的移动。区域填充算法要求区域必须是连通的，才能将种子点颜色扩展至整个区域。连通区域分为内部连通和边界连通，内部连通指从区域内的任一点出发，都可以移动到其他任一点，而边界连通则是指区域内的任一点至少能与边界上的点连通。 在实现区域填充时，有两种常用表示形式，内点表示和边界表示。内点表示是通过枚举区域内部的所有像素并着色，而边界表示则是通过枚举区域边界上的像素并给定不同颜色。区域填充算法在实现时通常需要区分闭合区域和非闭合区域，闭合区域的边界由确定的线条组成，而非闭合区域则可能没有明显的边界。 **图形裁剪** 图形裁剪的目的是去除不需要的图形部分，只保留与某一裁剪窗口重叠的部分。裁剪窗口通常是一个矩形区域，可以是画布的一部分或者视口区域。Cohen-Sutherland裁剪算法是一种高效的直线段裁剪方法，它将平面分为九个区域，并使用四位二进制代码表示每个区域。这四位二进制代码分别对应窗口的上下左右边界，如果端点在边界上，则相应的位为1，否则为0。 Cohen-Sutherland算法的步骤包括区域划分、判断线段位置、计算交点和逻辑判断。在区域划分阶段，将矩形窗口的四条边界延长，将平面划分为九个区域。判断线段位置时，根据端点的编码值来确定线段与裁剪窗口的关系。如果线段完全在窗口内，保留；如果线段完全在窗口外，舍弃；部分在窗口内，则计算与窗口边界的交点。通过逻辑判断决定线段的舍弃或保留。 **编程实现** 在编程实现上，实验报告中提供了使用matplotlib和numpy库的示例代码。代码中首先导入必要的库，然后使用plt.fill()和plt.fill_between()函数进行区域填充操作。在填充区域时，可以指定填充颜色、透明度等属性。通过修改这些参数，可以实现不同的视觉效果。 例如，在一个简单的填充示例中，可以定义一系列的点作为多边形顶点，然后使用plt.fill()函数填充这些点形成的区域。另外，也可以通过绘制曲线，然后使用plt.fill_between()函数填充曲线之间的区域。在使用这些函数时，可以设置不同的颜色值以及透明度alpha参数，来控制填充效果。 在图形裁剪方面，实验报告中未给出具体的代码实现，但基本思想是先判断直线或图形与裁剪窗口的相对位置，然后通过计算得出与窗口边界的交点，并对线段或图形进行相应的裁剪处理。 整体来看，区域填充和图形裁剪算法是计算机图形学中处理图形与图像的基本技术，为各种图形和图像处理应用提供了核心的功能支持。熟练掌握这些算法对于计算机图形学的学习者和从业者具有重要意义。

本资源是SWJTU的计算机图形学实验2~4的工程文件加各实验报告（已隐去个人信息），使用Visio Studio2022开发，使用了MFC框架（基于对话框），建议先去了解一下MFC的相关编程知识再使用本资源！因为实验3建立在实验2的基础上编写，而实验4建立在实验3的基础上编写，所以工程文件都是在一起的，所含功能包括了实验2，3，4所有的，适合给面对相似任务的同学参考学习！ 实验二 简单绘图软件的设计与实现 实验三 基本图元的生成 实验四 基本图形变换 本资源集合了西南交通大学计算机与信息工程学院计算机图形学实验课程的第二至第四次实验的工程文件和相关报告。这些文件详细记录了学生在学习如何设计和实现简单的二维绘图软件，以及如何生成基本图元和进行基本图形变换等知识过程。资源中所包含的工程文件是使用Visual Studio 2022开发环境创建的，并且采用了MFC（Microsoft Foundation Classes）框架进行编程。MFC是一个C++库，用于简化Windows应用程序的开发，它提供了一组类用于封装Windows API的复杂性。在本次实验中，基于对话框的应用程序界面被用于创建用户交互界面，因此在使用本资源之前，建议学习者先对MFC框架的编程有所了解。 实验二是计算机图形学实验的基础，其核心目标是设计并实现一个简单的绘图软件。这个绘图软件能够满足基本的绘图需求，如线条、矩形等简单图元的绘制。通过这个实验，学生将学习到如何使用MFC框架设计用户界面，以及如何处理鼠标事件来实现绘图功能。 实验三是对实验二的进一步扩展，旨在生成基本的图元。这不仅包括了实验二中的简单图形，还包括了更复杂的图形如多边形、圆形等。在这个实验中，学生需要掌握如何在已有的绘图软件基础上添加新的绘图功能，并且理解图形学中基本图元的概念。 实验四则是对前三次实验的综合应用，主要关注基本图形的变换，如平移、旋转和缩放等。这一部分的学习有助于学生深入理解二维图形变换的原理，并能够在实际软件中实现这些变换效果。通过本实验，学生能够掌握图形变换的实现方法，并将这些知识应用到自己开发的绘图软件中。 整体来看，这系列实验不仅提供了动手实践的机会，让学生能够在实践中学习计算机图形学的基本原理和技术，还涵盖了从简单绘图到复杂图形变换的完整过程。对于那些希望深入理解计算机图形学，并学习如何使用C++和MFC框架开发Windows应用程序的学生来说，这份资源无疑是一份宝贵的资料。同时，这些实验也强调了理论知识与实际应用相结合的重要性，鼓励学生将所学知识应用于解决实际问题。 这份资源适合那些希望系统学习计算机图形学的初学者，特别是正在使用Visual Studio和MFC框架进行软件开发的学生。通过本资源的学习，学生不仅能够掌握绘图软件的设计与实现技能，还能够深入理解计算机图形学中的基本概念，为未来在图形学领域的深入研究打下坚实的基础。

计算机图形学是一门综合性的学科，涉及计算机科学、数学、工程学和艺术等多个领域，主要研究如何通过计算机技术创建、处理、存储和显示图形信息。该学科在游戏设计、影视特效、虚拟现实、医疗成像、建筑设计、机器人视觉等领域有着广泛的应用。 在高校的教学体系中，计算机图形学通常作为一门专业课程开设，旨在培养学生在图形学领域的理论知识和实践能力。以西南交通大学计算机图形学实验为例，学生将通过一系列的实验操作，亲身体验图形处理的过程，学习和掌握图形学的基本概念、算法和技术。 实验一作为课程的开端，往往会聚焦于基础概念的引入和图形学工具的初步使用。例如，学生可能会接触到图形学中的基本术语，如像素、分辨率、向量、位图、矢量图等。此外，实验可能还会引导学生熟悉图形处理软件的操作，如Adobe Photoshop、Illustrator或专业图形学软件OpenGL、DirectX等。 实验内容可能会包括简单的图形绘制、图像的基本处理（如裁剪、旋转、缩放）、颜色模型的转换（如RGB到CMYK的转换）、基本图形变换（平移、旋转、缩放）、以及光照和阴影效果的模拟等。通过对这些基础操作的练习，学生不仅能够理解计算机图形学的基本原理，还能够初步掌握图形的创建和编辑技能。 对于图形学的学习者来说，理解图形的数据结构和存储方式至关重要。例如，位图图形是通过像素阵列来存储图像信息的，每个像素的颜色值由不同位深度的颜色通道组成。而矢量图形则是通过几何对象（如点、线、曲线、多边形等）来表示图形，其优点在于可以无限放大而不失真。 在进行图形学实验时，学生还需要了解图形学中的坐标系统，比如笛卡尔坐标系在二维和三维空间中的应用，以及如何通过数学变换来控制图形对象的位置和形态。此外，光照模型的学习也是一大重点，它能够帮助学生理解如何模拟现实世界中的光线效果，从而在计算机生成的图像中加入更逼真的光照和阴影。 随着实验的深入，学生将逐渐接触到更高级的图形学技术，如纹理映射、反走样技术、多边形建模、虚拟现实中的场景构建等。通过实验操作，学生能够将理论知识与实际操作相结合，从而加深对计算机图形学的认识和应用能力。 随着计算机技术的不断进步，计算机图形学也在不断地发展和扩展。新的图形学技术和算法，如基于物理的渲染（PBR）、实时光线追踪、深度学习在图形学中的应用等，不断地推动着图形学领域的创新和发展。对于计算机图形学的学习者来说，掌握这些新技术和新算法，将有助于他们在未来的学习和工作中获得更多的机遇。

计算机图形学是计算机科学的一个重要分支，它涉及到利用计算机技术和算法来创建、处理、存储和显示图形信息。这门学科的研究内容包括图形硬件、图形软件、图形标准、图形应用和图形数据结构等。图形学不仅关注二维图形的绘制，更涵盖了三维图形的生成、处理和显示，是数字媒体技术、游戏开发、虚拟现实、动画设计和计算机辅助设计等领域的基础。 在计算机图形学的实验教学中，学生通常需要通过实践操作来加深对理论知识的理解。在成都理工大学数字媒体技术专业的计算机图形学实验课程中，学生有机会亲自动手，使用如QT等工具软件来实现图形界面的开发。实验课程会涉及到绘制基本图形，如直线和圆形，以及使用不同的图形绘制算法，例如直线的DDA算法和圆的八分算法。通过这些实验操作，学生可以更深入地理解图形学中的基本概念和算法原理。 在进行实验报告编写时，学生需要遵循一定的格式要求，这些要求包括使用的字体、字号、行距、页边距、页码排版、题目、摘要、关键词、正文标题和参考文献等格式。这不仅帮助学生整理和规范自己的实验成果，也锻炼了学生对于专业文档写作的规范性和条理性。 通过一系列的实验，例如在QT中实现下拉菜单，并在菜单中实现直线及圆的绘制，学生能够掌握图形用户界面(GUI)设计和实现的基本方法。这些实验还可能包括对直线的不同绘制算法进行分析和编程实现，以及对圆的八分绘制算法进行探讨。这些内容不仅涉及到算法理论，还包括对编程语言和图形库的熟悉和应用。 实验报告通常包括以下几个部分：实验课程信息、摘要、实验内容、实验代码、实验成果和实验收获。其中，实验内容部分详细描述了实验的具体要求和目的，实验代码部分展示了学生为完成实验所编写的代码，实验成果部分则展示了实验的结果和可能的截图。实验收获部分则是学生对自己在实验过程中的学习体会和经验总结。 计算机图形学实验不仅要求学生拥有良好的编程能力，还需要学生具有一定的创造性和解决问题的能力。实验的过程往往需要学生不断地尝试和调试，直到达到预期的效果。通过这种实践，学生能够更加深入地理解计算机图形学的基本概念和技术，并能够将这些知识应用到实际的问题中去。 此外，实验报告的撰写也是一个重要的环节。学生需要将实验过程中的观察、分析和结论进行系统的整理和表达。报告的撰写不仅仅是对实验的一个总结，更是一个检验学生是否真正理解了实验内容的过程。通过实验报告的撰写，学生能够提升自己的科学素养和技术表达能力。 计算机图形学实验对于学生而言是一个综合性的学习经历，它不仅增强了学生的实践能力，还培养了学生的创新思维和科学态度。通过对图形学实验的深入学习和实践操作，学生能够为将来在相关领域的进一步研究和工作打下坚实的基础。

实验目的 （1）掌握Cohen-Sutherland直线段裁剪算法的直线段端点编码原理。 （2）掌握“简取”、“简弃”和“求交”的判断方法。 （3）掌握直线段与窗口边界交点的计算公式。 实验结果 （1）在屏幕中心建立二维坐标系Oxy,x轴水平向右为正，y轴垂直向上为正。 （2）以屏幕客户区中心为中心绘制矩形线框图，以此代替裁剪窗口，线条颜色自定义。 （3）工具栏上的“绘图”按钮有效，拖动鼠标绘制直线。 （4）使用“裁剪”按钮对窗口内的直线段进行裁剪并在窗口内输出裁剪后的直线段。

内容概要：把图形的填充转换为扫描线从上往下扫描填充，这时我们只需要判断每一条扫描线与图形的交点，而我们可以根据扫描线的连贯性，对交点进行排序，第1个点与第2个点之间，第3个点与第4个点之间..... 依照此原理可以对图形进行扫描线算法扫描转换多边形，其中在判断上述交点时，还会出现扫描线与边重合、扫描线与边的交点为顶点等现象。 目的： 1理解多边形填充的目的 2掌握多边形的各种填充算法 3动态链表的排序算法

共8个实验： 实验1-绘制任意斜率直线、 实验2-多边形有效边表填充、 实验3-二维图形几何变换算法、 实验4-直线段裁剪算法、 实验5-制作动态三视图、 实验6-动态绘制Bezier曲线、 实验7-球面地理划分线框模型消隐、 实验8-球面Gouruad光照模型

实验一 基于着色器的二维图形绘制 1.在 VC++ 环境下 ，练习利用 OpenGL 绘制三角形的程序。 2.编程实现绘制多个不同效果的五角星。 实验二 基于着色器的二维图形几何变换 1. 五角星实现以任意角度在矩形框内部滚动，与边界碰撞时发生的反弹参考台球在桌案上的滚动效果。 2. 实现矩形框内一个五角星的连续放缩（大小变化）。 3. 两个五角星不能互相穿越，发生碰撞时能够实现反弹，反弹参考台球在桌案上的滚动效果。 实验三 简单三维虚拟场景漫游 1. 以所提供代码范例为基础，丰富三维场景。 2. 三维交互漫游 实验四 光照模型及设置 1.为三维场景添加光照功能，光源用同颜色的小球体表示。 2.通过键盘按键交互实现光源的移动。移动光源时，能看到物体表面颜色的变化。 3.实现物体表面具有纹理和颜色两种模式下的光照效果。 以上效果实现大差不差。

通过本次实验，将老师在课堂上讲解的曲线和曲面算法进行具体代码的实现，算法实现过程中遇到了一些问题，比如使用不同算法进行曲线绘制的时候，对于控制点和顶点的初始化把握不是很好，一开始实现了算法想定义一些点进行测试，结果绘制的效果不是很理想，通过百度查询以及搜索相关的资料，结合自己所写的代码，最终解决了问题并且可以实现交互式绘制曲线，曲面的绘制是在曲线的绘制基础上进行的，所以在实现的各个算法的曲线绘制后，通过复习老师上课讲的曲面绘制算法，也是成功完成了实验，但是一开始感觉绘制的曲面不好看，看到了曲面的光照处理，加以运用到代码当中去，这样使得曲面的效果更加好看。