圖形學實驗三 圖形幾何變換
實驗三 圖形幾何變換
實驗型別：設計型 實驗學時：2實驗要求：必修
一、實驗目的
理解掌握OpenGL二維平移、旋轉、縮放變換的方法。
二、實驗內容
1閱讀實驗原理，執行示範實驗程式碼，掌握OpenGL程式平移、旋轉、縮放變換的方法；
2 根據示範程式碼，嘗試完成實驗作業；
三、實驗原理
在OpenGL的核心庫中，每一種幾何變換都有一個獨立的函式，所有變換都在三維空間中定義。
平移矩陣建構函式為glTranslate<f,d>(tx, ty, tz)，作用是把當前矩陣和一個表示移動物體的矩陣相乘。tx, ty，tz指定這個移動物體的矩陣，它們可以是任意的實數值，字尾為f（單精度浮點float）或d（雙精度浮點double），對於二維應用來說，tz=0.0。
旋轉矩陣建構函式為glRotate<f,d>(theta, vx, vy, vz)，作用是把當前矩陣和一個表示旋轉物體的矩陣相乘。theta, vx, vy, vz指定這個旋轉物體的矩陣，物體將繞著(0,0,0)到(x,y,z)的直線以逆時針旋轉，引數theta表示旋轉的角度。向量v=(vx, vy，vz)的分量可以是任意的實數值，該向量用於定義通過座標原點的旋轉軸的方向，字尾為f（單精度浮點float）或d（雙精度浮點double），對於二維旋轉來說，vx=0.0，vy=0.0，vz=1.0。
縮放矩陣建構函式為glScale<f,d>(sx, sy, sz)，作用是把當前矩陣和一個表示縮放物體的矩陣相乘。sx, sy，sz指定這個縮放物體的矩陣，分別表示在x,y,z方向上的縮放比例，它們可以是任意的實數值，當縮放參數為負值時，該函式為反射矩陣，縮放相對於原點進行，字尾為f（單精度浮點float）或d（雙精度浮點double）。
由於模型和檢視的變換都通過矩陣運算來實現，在進行變換前，應先設定當前操作的矩陣為“模型檢視矩陣”。設定的方法是以GL_MODELVIEW為引數呼叫glMatrixMode函式，像這樣：
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
該語句指定一個4×4的建模矩陣作為當前矩陣。
通常，我們需要在進行變換前把當前矩陣設定為單位矩陣。把當前矩陣設定為單位矩陣的函式為：
glLoadIdentity();
我們在進行矩陣操作時，有可能需要先儲存某個矩陣，過一段時間再恢復它。當我們需要儲存時，呼叫glPushMatrix（）函式，它相當於把當前矩陣壓入堆疊。當需要恢復最近一次的儲存時，呼叫glPopMatrix（）函式，它相當於從堆疊棧頂彈出一個矩陣為當前矩陣。OpenGL規定堆疊的容量至少可以容納32個矩陣，某些OpenGL實現中，堆疊的容量實際上超過了32個。因此不必過於擔心矩陣的容量問題。
通常，用這種先儲存後恢復的措施，比先變換再逆變換要更方便，更快速。注意：模型檢視矩陣和投影矩陣都有相應的堆疊。使用glMatrixMode來指定當前操作的究竟是模型檢視矩陣還是投影矩陣。
四、實驗示範程式碼（略）
五、實驗步驟
1 在Windows xp/win7操作環境下，啟動VC；
2 建立W32 Console Application 的應用工程；
3 建立源程式編輯環境，進行編輯源程式。
4 除錯執行程式，完成實驗。
六、實驗結果處理
演示結果並儲存相關檔案。
七、實驗注意事項
注意程式設計環境的配置，即在Windows環境下，OpenGL擴充套件庫相關檔案的配置，把標頭檔案“GL.H”、庫檔案“OPENGL32.LIB”和動態連結庫“OPENGL32.DLL”配置到相應的目錄下。
八、預習與思考題
預習：閱讀課本相關內容，仔細閱讀示範程式碼。
思考題：如何通過點選滑鼠左右鍵實現圖形顏色的改變。
九、實驗報告要求
1、實驗報告中應包括相關操作步驟和程式程式碼和執行效果截圖。
2．書寫實驗報告時要結構合理，層次分明，在分析描述的時候，需要注意語言的流暢。
基礎：
升級1要求實現滑鼠控制四稜錐旋轉，滑鼠左鍵加速，滑鼠右鍵減速，滑鼠滑輪部分推出程式；
基礎程式碼：
#include "pch.h"
#include <iostream>
using namespace std;
#include<GL/glut.h>
float rtri;//金字塔旋轉角度
void init(void)
{
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel(GL_SMOOTH);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);//啟用深度測試
}
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glLoadIdentity();
glTranslatef(-1.5, 0.0, -6.0);
glRotatef(rtri, 0.0, 1.0, 0.0);
glBegin(GL_TRIANGLES);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
glEnd();
rtri += 0.1;
glutSwapBuffers();
}
void reshape(int width, int height)
{
glViewport(0, 0, width, height);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluPerspective(45.0, (GLfloat)width / (GLfloat)height, 0.1, 100.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
switch (key)
{
case'x':
exit(0);
break;
default:
break;
}
}
int main(int argc ,char* argv[])
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH);
glutInitWindowSize(640, 480);
glutInitWindowPosition(100, 100);
glutCreateWindow("Transform2");
init();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutKeyboardFunc(keyboard);
glutIdleFunc(display);//
glutMainLoop();
return 0;
}
升級1：
#include "pch.h"
#include <iostream>
using namespace std;
#include<GL/glut.h>
#include <windows.h>
float rtri=0.1,a=0.1;//金字塔旋轉角度
void init(void)
{
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glShadeModel(GL_SMOOTH);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);//啟用深度測試
}
void mymouse(GLint button, GLint state, GLint wx, GLint wy)
{
if (button == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_DOWN)
a += 0.2;
if (button == GLUT_RIGHT_BUTTON && state == GLUT_DOWN)
if (rtri > 0) a -= 0.1;
if (button == GLUT_MIDDLE_BUTTON && state == GLUT_DOWN)
exit(0);
}
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glLoadIdentity();
glTranslatef(-1.5, 0.0, -6);
glRotatef(rtri, 0.0, 1.0, 0.0);//x,y,z誰不為0繞誰轉，正數逆時針
glBegin(GL_TRIANGLES);//繪製四稜錐
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, 1.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, -1.0f);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-1.0f, -1.0f, 1.0f);
glEnd();
rtri +=a;
glutSwapBuffers();
}
void reshape(int width, int height)
{
glViewport(0, 0, width, height);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluPerspective(45.0, (GLfloat)width / (GLfloat)height, 0.1, 100.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
switch (key)
{
case'x':
exit(0);
break;
default:
break;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH);
glutInitWindowSize(640, 480);
glutInitWindowPosition(100, 100);
glutCreateWindow("Transform2");
init();
glutDisplayFunc(display);
glutReshapeFunc(reshape);
glutKeyboardFunc(keyboard);
glutMouseFunc(mymouse);
glutIdleFunc(display);
glutMainLoop();
return 0;
}實驗結果即為實驗要求！