計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)-z-buffer隱面算法的實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　題 目： Z-Buffer隱面算法的實(shí)現(xiàn) </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、2010級(jí)本1班 </p><p>　　課 程： 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱： 講 師 </p><p>

3、　　完成時(shí)間： 2012年 12 月----2013年 1 月</p><p>　　2012年12 月30日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　第2章 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷史2</p><

4、p>　　2.1 智能CAD2</p><p>　　2.2計(jì)算機(jī)美術(shù)與設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.2.1 計(jì)算機(jī)美術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　2.3計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)藝術(shù)3</p><p>　　2.3.1歷史的回顧3</p><p>　　2.4科學(xué)計(jì)算可視化4</p><p>&

5、lt;b>　　2.5虛擬現(xiàn)實(shí)4</b></p><p>　　第3章 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究方向6</p><p>　　第4章 Z-Buffer隱面算法的相關(guān)原理7</p><p>　　4.1 Z-Buffer隱面算法簡(jiǎn)介7</p><p>　　4.2 Z-Buffer隱面算法程序7</p><p

6、>　　第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)代碼8</p><p>　　5.1坐標(biāo)設(shè)置函數(shù)的相應(yīng)代碼8</p><p>　　5.2旋轉(zhuǎn)角度函數(shù)相應(yīng)代碼8</p><p>　　5.3多邊形填充9</p><p>　　第6章 系統(tǒng)的運(yùn)行效果12</p><p>　　6.1運(yùn)行主界面12</p><

7、p>　　6.2不同方向鍵的運(yùn)行效果13</p><p>　　第7章 總結(jié)16</p><p><b>　　第1章 引言</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)一個(gè)主要的目的就是要利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生令人賞心悅目的真實(shí)感圖形。為此，必須建立圖形所描述的場(chǎng)景的幾何表示，再用某種光照模型，計(jì)算在假想的光源、紋理、材質(zhì)屬性下的光照明效果。所以

8、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與另一門學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系。事實(shí)上，圖形學(xué)也把可以表示幾何場(chǎng)景的曲線曲面造型技術(shù)和實(shí)體造型技術(shù)作為其主要的研究?jī)?nèi)容。同時(shí)，真實(shí)感圖形計(jì)算的結(jié)果是以數(shù)字圖像的方式提供的，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也就和圖像處理有著密切的關(guān)系。</p><p>　　真實(shí)感圖形繪制過(guò)程中，由于投影變換失去了深度信息，往往導(dǎo)致圖形的二義性。要消除這類二義性，就必須在繪制時(shí)消除被遮擋的不可見(jiàn)的線或面，習(xí)慣上稱之為消除隱藏線和隱

9、藏面，或簡(jiǎn)稱為消隱，經(jīng)過(guò)消隱得到的投影圖稱為物體的真實(shí)圖形。</p><p>　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)狹義上是一種研究基于物理定律、經(jīng)驗(yàn)方法以及認(rèn)知原理，使用各種數(shù)學(xué)算法處理二維或三維圖形數(shù)據(jù)，生成可視數(shù)據(jù)表現(xiàn)的科學(xué)。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支領(lǐng)域與應(yīng)用方向，主要關(guān)注數(shù)字合成與操作視覺(jué)的圖形內(nèi)容。廣義上來(lái)看，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)不僅包含了從三維圖形建模、繪制到動(dòng)畫(huà)的過(guò)程，同時(shí)也包括了對(duì)二維矢量圖形 以及圖像視頻融合處理的研究。 計(jì)

10、算機(jī)圖形學(xué)經(jīng)過(guò)將近40年的發(fā)展，已進(jìn)入了較為成熟的發(fā)展期。目前，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與加工，影視動(dòng)漫，軍事仿真，醫(yī)學(xué)圖像處理，氣象、地質(zhì)、財(cái)經(jīng)和電磁等的科學(xué)可視化等。由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在這些領(lǐng)域的成功運(yùn)用，特別是在迅猛發(fā)展的動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)中，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)是目前各國(guó)優(yōu)先發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)，具有高科技、高投入與高產(chǎn)出等特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2009年3月，美國(guó)動(dòng)畫(huà)夢(mèng)工廠所拍攝的三維動(dòng)畫(huà)片《怪物史萊克II》在預(yù)算為1.5億美元的

11、情況下，獲得了超過(guò)9.2億的全球累計(jì)票房。而我國(guó)在2008年度共制作完成的國(guó)產(chǎn)電視動(dòng)畫(huà)片249部，計(jì)131042分鐘，與2007年度相比增加了近28%。另一方面，由于這些領(lǐng)域應(yīng)用的推動(dòng)，也給計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展提供了新的發(fā)展機(jī)遇</p><p>　　第2章 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展歷史</p><p><b>　　2.1 智能CAD</b></p><p

12、>　　CAD 的發(fā)展也顯現(xiàn)出智能化的趨勢(shì),就目前流行的大多數(shù)CAD軟件來(lái)看,主要功能是支持產(chǎn)品的后續(xù)階段一一工程圖的繪制和輸出，產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能相對(duì)薄弱,利用AutoCAD最常用的功能還是交互式繪圖,如果要想進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì),最基本的是要其中的AutoLis語(yǔ)言編寫(xiě)程序，有時(shí)還要用其他高級(jí)語(yǔ)言協(xié)助編寫(xiě)，很不方便。而新一代的智能CAD系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過(guò)程。例如，德國(guó)西門子公司開(kāi)發(fā)的Sigraph Design軟件可以實(shí)現(xiàn)

13、如下功能：①?gòu)囊婚_(kāi)始就可以用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)草圖，不必耗時(shí)費(fèi)力的輸入精確的坐標(biāo)點(diǎn)，能隨心所欲的修改,一旦結(jié)構(gòu)確定，給出正確的尺寸即得到滿意的圖紙;②這個(gè)軟件中具有關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),當(dāng)你改變圖紙的局部,相關(guān)部分自動(dòng)變化，在一個(gè)視圖上的修改，其他視圖自動(dòng)修改,甚至改變一個(gè)零件圖,相關(guān)的其它零件圖以及裝配圖的相關(guān)部分自動(dòng)修改：③在各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域中,有一些常用件和標(biāo)準(zhǔn)件,因此,希望有一個(gè)參數(shù)化圖庫(kù)。而Sigraph不用編程只需畫(huà)一遍圖就能建成自己的圖庫(kù)；④

14、Sigraph還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)模擬用于觀察設(shè)計(jì)的裝置在實(shí)際運(yùn)行中是否合理等等。</p><p>　　智能CAD的另一個(gè)領(lǐng)域是工程圖紙的自動(dòng)輸入與智能識(shí)別，隨著CAD技術(shù)的迅速推廣應(yīng)用，各個(gè)工廠、設(shè)計(jì)院都需將成千上萬(wàn)張長(zhǎng)期積累下來(lái)的設(shè)計(jì)圖紙快速而準(zhǔn)確輸入計(jì)算機(jī)，作為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)資料。多年來(lái)，CAD 中普遍采用的圖形輸入方法是圖形數(shù)字化儀交互輸入和鼠標(biāo)加鍵盤(pán)的交互輸入方法．很難適應(yīng)工程界大量圖紙輸入的迫切

15、需要。因此， 基于光電掃描儀的圖紙自動(dòng)輸入方法已成為國(guó)內(nèi)外CAD工作者的努力探索的新課題。但由于工程圖的智能識(shí)別涉及到計(jì)算機(jī)的硬件、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、模式識(shí)別及人工智能等高新技術(shù)內(nèi)容，使得研究工作的難點(diǎn)較大。工程圖的自動(dòng)輸入與智能識(shí)別是兩個(gè)密不可分的過(guò)程，用掃描儀將手繪圖紙輸入到計(jì)算機(jī)后，形成的是點(diǎn)陣圖象。</p><p>　　2.2計(jì)算機(jī)美術(shù)與設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 計(jì)算機(jī)美術(shù)

16、的發(fā)展　　 </p><p>　　1952年．美國(guó)的Ben ．Laposke用模擬計(jì)算機(jī)做的波型圖《電子抽象畫(huà)》預(yù)示著電腦美術(shù)的開(kāi)始(比計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的正式確立還要早)。計(jì)算機(jī)美術(shù)的發(fā)展可分為三個(gè)階段： </p><p>　　(1)早期探索階段(1952 1968年)主創(chuàng)人員大部分為科學(xué)家和工程師，作品以平面幾何圖形為主。1963年美國(guó)《計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化》雜志開(kāi)始舉辦年度“計(jì)算機(jī)美術(shù)比賽”。

17、</p><p>　　代表作品：1960年Wiuiam Ferrter為波音公司制作的人體工程學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)模擬．模擬飛行員在飛機(jī)中各種情況；1963年Kenneth Know Iton的打印機(jī)作品《裸體》。1967年日本GTG小組的《回到方塊》。 </p><p>　　(2)中期應(yīng)用階段(1968年～1983年)以1968年倫敦第一次世界計(jì)算機(jī)美術(shù)大展一“控制論珍寶 (Cybernehic

18、Serendipity1為標(biāo)志，進(jìn)入世界性研究與應(yīng)用階段；計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)逐步成熟， 一些大學(xué)開(kāi)始設(shè)置相關(guān)課題， 出現(xiàn)了一些CAD應(yīng)用系統(tǒng)和成果， 三維造型系統(tǒng)產(chǎn)生并逐漸完善。代表作品：1983年美國(guó)IBM 研究所Richerd Voss設(shè)計(jì)出分形山。</p><p>　　(3)應(yīng)用與普及階段(1984年～現(xiàn)在)以微機(jī)和工作站為平臺(tái)的個(gè)人計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)逐漸走向成熟， 大批商業(yè)性美術(shù)(設(shè)計(jì))軟件面市； 以蘋(píng)果

19、公司的MAC 機(jī)和圖形化系統(tǒng)軟件為代表的桌面創(chuàng)意系統(tǒng)被廣泛接受，CAD成為美術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要組成部分。代表作品：1990年Jefrey Shaw的交互圖形作品“易讀的城市f The legible city”。</p><p>　　2.3計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)藝術(shù)</p><p>　　2.3.1歷史的回顧 </p><p>　　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的發(fā)展是和許多其它學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)

20、的。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)繪畫(huà)、計(jì)算機(jī)音樂(lè)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、電影技術(shù)、電視技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)等眾多學(xué)科的最新成果都對(duì)計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的研究和發(fā)展起著十分重要的推動(dòng)作用50年代到60年代之間，大部分的計(jì)算機(jī)繪畫(huà)藝術(shù)作品都是在打印機(jī)和繪圖儀上產(chǎn)生的。一直到60年代后期，才出現(xiàn)利用計(jì)算機(jī)顯示點(diǎn)陣的特性，通過(guò)精心地設(shè)計(jì)圖案來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)藝術(shù)創(chuàng)造的活動(dòng)。 </p><p>　　70年代開(kāi)始．計(jì)算機(jī)藝術(shù)走向繁榮和成熟 19

21、73 年，在東京索尼公司舉辦了“首屆國(guó)際計(jì)算機(jī)藝術(shù)展覽會(huì)”80年代至今，計(jì)算機(jī)藝術(shù)的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的想象 在代表計(jì)算機(jī)圖形研究最高水平的歷屆SIGGRAPH年會(huì)上，精彩的計(jì)算機(jī)藝術(shù)作品層出不窮。另外，在此期間的奧斯卡獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)名單中，采用計(jì)算機(jī)特技制作電影頻頻上榜，大有舍我其誰(shuí)的感覺(jué)。在中國(guó)，首屆計(jì)算機(jī)藝術(shù)研討會(huì)和作品展示活動(dòng)于1995年在北京舉行。它總結(jié)了近年來(lái)計(jì)算機(jī)藝術(shù)在中國(guó)的發(fā)展，對(duì)未來(lái)的工作起到了重要的推動(dòng)作用。 <

22、/p><p>　　2.3.2在電影特技中的應(yīng)用</p><p>　　計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的一個(gè)重要應(yīng)用就是制作電影特技 可以說(shuō)電影特技的發(fā)展和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的發(fā)展是相互促進(jìn)的。1987年由著名的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)專家塔爾曼夫婦領(lǐng)導(dǎo)的MIRA 實(shí)驗(yàn)室制作了一部七分鐘的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)片《相會(huì)在蒙特利爾》 再現(xiàn)了國(guó)際影星瑪麗蓮·夢(mèng)露的風(fēng)采。1988年，美國(guó)電影《誰(shuí)陷害了兔子羅杰》 (Who Framed Roger

23、 Rabbit?)中二維動(dòng)畫(huà)人物和真實(shí)演員的完美結(jié)合，令人瞠目結(jié)舌、嘆為觀止 其中用了不少計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)處理。1991年美國(guó)電影《終結(jié)者II：世界末日》展現(xiàn)了奇妙的計(jì)算機(jī)技術(shù)。此外，還有《侏羅紀(jì)公園》(Jurassic Park)、《獅子王》、《玩具總動(dòng)員》(Toy Story)等。</p><p>　　2.4科學(xué)計(jì)算可視化</p><p>　　科學(xué)計(jì)算的可視化是發(fā)達(dá)國(guó)家八十年代后期提出并發(fā)展

24、起來(lái)的一門新興技術(shù)，它將科學(xué)計(jì)算過(guò)程中及計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幾何圖形及圖象信息在屏幕上顯示出來(lái)并進(jìn)行交互處理，成為發(fā)現(xiàn)和理解科學(xué)計(jì)算過(guò)程中各種現(xiàn)象的有力工具。 </p><p>　　1987年2月英國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)在華盛頓召開(kāi)了有關(guān)科學(xué)計(jì)算可視化的首次會(huì)議。會(huì)議一致認(rèn)為“將圖形和圖象技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算是一個(gè)全新的領(lǐng)域” 科學(xué)家們不僅需要分析由計(jì)算機(jī)得出的計(jì)算數(shù)據(jù)，而且需要了解在計(jì)算機(jī)過(guò)程中數(shù)據(jù)的變化。會(huì)議將這一技

25、術(shù)定名為“科學(xué)計(jì)算可視化(Visualization in Scientific Computing)”。科學(xué)計(jì)算可視化將圖形生成技術(shù)圖象理解技術(shù)結(jié)合在一起， 它即可理解送入計(jì)算機(jī)的圖象數(shù)據(jù)．也可以從復(fù)雜的多維數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖形。它涉及到下列相互獨(dú)立的幾個(gè)領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖象處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及交互技術(shù)等?？茖W(xué)計(jì)算可視按其實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)分，可以分為三個(gè)檔次：(1)結(jié)果數(shù)據(jù)的后處理；(2)結(jié)果數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)跟蹤處理及顯示；(3)結(jié)

26、果數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示及交互處理。</p><p><b>　　2.5虛擬現(xiàn)實(shí)</b></p><p>　　“虛擬現(xiàn)實(shí)”(Virtual Reality)- 詞是由美國(guó)噴氣推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室(VPL)的創(chuàng)始人拉尼爾(Jaron Lanier)首先提出的 在克魯格(Myren Kruege)70年代中早期實(shí)驗(yàn)里．被稱為 人工現(xiàn)實(shí)”(Artificial reality)；而在吉布森(

27、William Gibson)l984 年出版的科幻小說(shuō)Neuremanccr里，又被稱為“可控空間”(Cyberspaee)。虛擬現(xiàn)實(shí)， 也育人稱之為虛擬環(huán)境(Virtual Environment)是美國(guó)國(guó)家航空和航天局及軍事部門為模擬而開(kāi)發(fā)的一門高新技術(shù) 它利用計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生器，位置跟蹤器，多功能傳感器和控制器等有效地模擬實(shí)際場(chǎng)景和情形，從而能夠使觀察者產(chǎn)生一種真實(shí)的身臨其境的感覺(jué)虛擬環(huán)境由硬件和軟件組成，硬件部分主要包括：傳感器

28、(Sensors)、印象器(Efeeter)和連接侍感器與印象器 產(chǎn)生模擬物理環(huán)境的特殊硬件。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的軟件需完成以下三個(gè)功能：建立作用器(Actors)以及物體的外形和動(dòng)力學(xué)模型：建立物體之間以及周圍環(huán)境之間接照牛頓運(yùn)動(dòng)定律所決定的相互作用；描述周圍環(huán)境的內(nèi)容特性 </p><p>　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要研究用計(jì)算機(jī)模擬（構(gòu)造）三維圖形空間，并使用戶能夠自然地與該空間進(jìn)行交互。它涉及很多科

29、學(xué)的知識(shí)，對(duì)三維圖形處理技術(shù)的要求特別高。簡(jiǎn)單的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)早在70年代便被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，訓(xùn)練駕駛員。80年代后隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的提高，它也得到重視并迅速發(fā)展。目前它已在航空航天、醫(yī)學(xué)、教育、藝術(shù)、建筑等領(lǐng)域得到初步的應(yīng)用。例如，1997年7月，美國(guó)航天局的旅居者號(hào)火星車著陸距地球約1.9億公里的火星。這輛在火星表面緩慢爬行的小車中并沒(méi)有駕駛員，它是由地球上的工程師通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)操縱的。</p><p>

30、　　第3章 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究方向</p><p>　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)經(jīng)過(guò)將近40年的發(fā)展，已進(jìn)入了較為成熟的發(fā)展期。目前，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與加工，影視動(dòng)漫，軍事仿真，醫(yī)學(xué)圖像處理，氣象、地質(zhì)、財(cái)經(jīng)和電磁等的科學(xué)可視化等。由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在這些領(lǐng)域的成功運(yùn)用，特別是在迅猛發(fā)展的動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)中，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)是目前各國(guó)優(yōu)先發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)，具有高科技、高投入與高產(chǎn)出等特點(diǎn)。</p&g

31、t;<p>　　從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)目前學(xué)科發(fā)展來(lái)看，有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)： </p><p>　　（1）與圖形硬件的發(fā)展緊密結(jié)合，突破實(shí)時(shí)高真實(shí)感、高分辨率渲染的技術(shù)難點(diǎn)。</p><p>　?。?） 研究和諧自然的三維模型建模方法。</p><p>　?。?） 利用日益增長(zhǎng)的計(jì)算性能，實(shí)現(xiàn)具有高度物理真實(shí)的動(dòng)態(tài)仿真。</p><p>

32、;　?。?） 研究多種高精度數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)，增強(qiáng)圖形技術(shù)的表現(xiàn)。</p><p>　?。?） 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖像視頻處理技術(shù)的結(jié)合。</p><p>　?。?） 從追求絕對(duì)的真實(shí)感向追求與強(qiáng)調(diào)圖形的表意性轉(zhuǎn)變</p><p>　　第4章 Z-Buffer隱面算法的相關(guān)原理</p><p>　　4.1 Z-Buffer隱面算法簡(jiǎn)介<

33、/p><p>　　在這個(gè)算法里，不僅需要有幀緩存來(lái)存放每個(gè)像素的顏色值，還需要有一個(gè)深度緩存來(lái)存放每一個(gè)像素的深度值。</p><p>　　Z緩沖器中每個(gè)單元的值是對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)所反映對(duì)象的z坐標(biāo)值，初值取z的極小值；幀緩沖器每個(gè)單元的初值可放對(duì)應(yīng)背景顏色的值。圖形消隱的過(guò)程就是給幀緩沖器和Z緩沖器中相應(yīng)過(guò)程填值得過(guò)程。在把顯示對(duì)象的每個(gè)面上每一點(diǎn)的屬性（顏色或灰度）值填入幀緩沖器相應(yīng)單元前，要把

34、這點(diǎn)的z坐標(biāo)值和Z緩沖器中相應(yīng)單元的值進(jìn)行比較，只有前者大于后者時(shí)才改變幀緩沖器的該單元的值，同時(shí)Z緩沖器中相應(yīng)單元的值也要改成這點(diǎn)的z坐標(biāo)值。如果這點(diǎn)的z坐標(biāo)值小于Z緩沖器中的值，則說(shuō)明對(duì)應(yīng)像素已經(jīng)顯示了對(duì)象上一個(gè)點(diǎn)的屬性，改點(diǎn)要比考慮的點(diǎn)更接近觀察點(diǎn)。對(duì)顯示對(duì)象的每個(gè)面上的每個(gè)點(diǎn)都進(jìn)行上述處理后，便可得到消隱了隱藏面的圖。</p><p>　　4.2 Z-Buffer隱面算法程序</p><

35、;p>　　Z-Buffer（）</p><p>　　{ 幀緩存全置為背景色；</p><p>　　深度緩存全置為最小Z值；</p><p>　　for(每一個(gè)多邊形)</p><p>　　{ 掃描轉(zhuǎn)換該多邊形；</p><p>　　for(該多邊形所覆蓋的每個(gè)像素(x,y))</p>&

36、lt;p>　　{計(jì)算該多邊形在該像素的深度值Z(x,y) ;</p><p>　　if (Z(x,y)大于Z緩存在（x,y）的值)</p><p>　　{ 把Z（x,y）存入Z緩存中的（x,y）;</p><p>　　把多邊形在（x,y）處的顏色值存入幀緩存的（x,y）處；</p><p><b>　　}</b>

37、;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Z-Buffer算法在像素級(jí)上以近物取代遠(yuǎn)物，形體在屏幕上的出現(xiàn)順序是無(wú)關(guān)緊要的，這種取代算法有利于硬件實(shí)現(xiàn)。</p&

38、gt;<p>　　第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)代碼</p><p>　　5.1坐標(biāo)設(shè)置函數(shù)的相應(yīng)代碼</p><p><b>　　該函數(shù)代碼如下：</b></p><p>　　void CTestView::ZBuffer({</p><p>　　CRect Rect;</p><p>　

39、　GetClientRect(&Rect);</p><p>　　CClientDC dc(this);</p><p>　　dc.SetMapMode(MM_ANISOTROPIC);//自定義坐標(biāo)系</p><p>　　dc.SetWindowExt(Rect.Width(),Rect.Height());</p><p>　　d

40、c.SetViewportExt(Rect.right,-Rect.bottom);//x軸垂直向右，y軸垂直向上</p><p>　　dc.SetViewportOrg(Rect.right/2,Rect.bottom/2);//屏幕中心為圓心</p><p>　　CDCMemDC;</p><p>　　MemDC.CreateCompatibleDC(Get

41、DC());</p><p>　　MemDC.SetMapMode(MM_ANISOTROPIC);</p><p>　　MemDC.SetWindowExt(Rect.Width(),Rect.Height());</p><p>　　MemDC.SetViewportExt(Rect.right,-Rect.bottom);</p><p&g

42、t;　　MemDC.SetViewportOrg(Rect.right/2,Rect.bottom/2);</p><p>　　CBitmap Bitmap,*OldBitmap;</p><p>　　Bitmap.LoadBitmap(IDB_BITMAP2);</p><p>　　OldBitmap=MemDC.SelectObject(&Bitmap)

43、;</p><p>　　MemDC.BitBlt(-Rect.right/2,-Rect.bottom/2,Rect.Width(),Rect.Height(),&Picture,-Rect.right/2,-Rect.bottom/2,SRCCOPY);</p><p>　　m_Paint(&MemDC);</p><p>　　dc.BitBlt(

44、-Rect.right/2,-Rect.bottom/2,Rect.right,Rect.bottom,&MemDC,-Rect.right/2,-Rect.bottom/2,SRCCOPY);</p><p>　　MemDC.SelectObject(OldBitmap);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　

45、5.2旋轉(zhuǎn)角度函數(shù)相應(yīng)代碼</p><p><b>　　該函數(shù)代碼如下：</b></p><p>　　void CTestView::Angle()</p><p>　　{//將Boxx方向旋轉(zhuǎn)m_AngleX度,y方向旋轉(zhuǎn)m_AngleY度</p><p>　　for(int i=0;i<8;i++)//Box有

46、8個(gè)頂點(diǎn)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　MyPointTmpPoint;</p><p>　　TmpPoint.x=m_OldBox.m_Point[i].x;</p><p>　　TmpPoint.y=ROUND(m_OldBox.m_Point[i].y*cos(m_AngleX*PI

47、/180)+m_OldBox.m_Point[i].z*sin(m_AngleX*PI/180));</p><p>　　TmpPoint.z=ROUND(-m_OldBox.m_Point[i].y*sin(m_AngleX*PI/180)+m_OldBox.m_Point[i].z*cos(m_AngleX*PI/180));</p><p>　　m_Box.m_Point[i].

48、x=ROUND(-TmpPoint.z*sin(m_AngleY*PI/180)+TmpPoint.x*cos(m_AngleY*PI/180));</p><p>　　m_Box.m_Point[i].y=TmpPoint.y;</p><p>　　m_Box.m_Point[i].z=TmpPoint.z*cos(m_AngleY*PI/180)+TmpPoint.x*sin(m_An

49、gleY*PI/180);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　5.3多邊形填充</b></p><p><b>　　代碼如下：</b></p><p>　　void CTestView::PolygonFill(CDC* mdc) </p

50、><p><b>　　{</b></p><p>　　//計(jì)算直線deep增量</p><p>　　doubleCurDeep=0.0;//當(dāng)前掃描線的深度</p><p>　　doubleDeepStep=0.0;//當(dāng)前掃描線隨著x增長(zhǎng)的深度步長(zhǎng)</p><p>　　doubleA=0.0

51、;//平面方程系數(shù)A</p><p>　　doubleB=0.0;//平面方程系數(shù)B</p><p>　　doubleC=0.0;//平面方程系數(shù)C</p><p>　　doubleD=0.0;//平面方程系數(shù)D</p><p>　　//計(jì)算當(dāng)前面方程Ax+By+Cz＋D=0的系數(shù)</p><p>　　A=(P

52、oint[1].y-Point[2].y)*(Point[1].z-Point[3].z)-(Point[1].y-Point[3].y)*(Point[1].z-Point[2].z);</p><p>　　B=(Point[1].x-Point[3].x)*(Point[1].z-Point[2].z)-(Point[1].z-Point[3].z)*(Point[1].x-Point[2].x);</

53、p><p>　　C=(Point[1].x-Point[2].x)*(Point[1].y-Point[3].y)-(Point[1].x-Point[3].x)*(Point[1].y-Point[2].y);</p><p>　　D=-A*Point[1].x-B*Point[1].y-C*Point[1].z;</p><p>　　//計(jì)算curDeep;從x=x

54、Min開(kāi)始計(jì)算，此時(shí)針對(duì)yi</p><p>　　DeepStep=-A/C;</p><p>　　HeadE=NULL;</p><p>　　for(CurrentB=HeadB;CurrentB!=NULL;CurrentB=CurrentB->next)//訪問(wèn)所有桶結(jié)點(diǎn)</p><p>　　{for(CurrentE=Curre

55、ntB->p;CurrentE!=NULL;CurrentE=CurrentE->next)//訪問(wèn)桶中排序前的邊結(jié)點(diǎn)</p><p>　　{ Edge *TEdge=new Edge;</p><p>　　TEdge->x=CurrentE->x;</p><p>　　TEdge->yMax=CurrentE->yMax

56、;</p><p>　　TEdge->k=CurrentE->k;</p><p>　　TEdge->next=NULL;</p><p>　　AddAet(TEdge);//將該邊插入臨時(shí)Aet表}</p><p>　　AetOrder();//使得Aet表按照x遞增的順序存放</p><p&

57、gt;　　T1=HeadE;//根據(jù)ymax拋棄掃描完的邊結(jié)點(diǎn)</p><p>　　if(T1==NULL)</p><p>　　{ return;}</p><p>　　while(CurrentB->ScanLine>=T1->yMax)//放棄該結(jié)點(diǎn)，Aet表指針后移</p><p>　　{ T1=T1->

58、next;</p><p><b>　　HeadE=T1;</b></p><p>　　if(HeadE==NULL)</p><p>　　{ return;} }</p><p>　　if(T1->next!=NULL)</p><p><b>　　{ T2=T1;&l

59、t;/b></p><p>　　T1=T2->next;}</p><p>　　while(T1!=NULL)</p><p>　　{ if(CurrentB->ScanLine>=T1->yMax)//跳過(guò)一個(gè)結(jié)點(diǎn)</p><p>　　{ T2->next=T1->next;</p>

60、;<p>　　T1->next=NULL;</p><p>　　T1=T2->next; }</p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ T2=T1;</p><p>　　T1=T2->next;}}</p><p>　　BOOL I

61、n=false;//設(shè)置一個(gè)BOOL變量In，初始值為假</p><p>　　double xb,xe;//掃描線的起點(diǎn)和終點(diǎn)</p><p>　　for(T1=HeadE;T1!=NULL;T1=T1->next)//填充掃描線和多邊形相交的區(qū)間</p><p>　　{ if(In==false)</p><p>　　{ x

62、b=T1->x; CurDeep=-(xb*A+CurrentB->ScanLine*B+D)/C;//z=-(Ax+By-D)/C</p><p>　　In=true;//每訪問(wèn)一個(gè)結(jié)點(diǎn),把In值取反一次}</p><p>　　else//如果In值為真，則填充從當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的x值開(kāi)始到下一結(jié)點(diǎn)的x值結(jié)束的區(qū)間</p><p>　　{ x

63、e=T1->x;</p><p>　　for(double x=xb;x<=xe;x++){</p><p>　　if(CurDeep>=ZB[ROUND(x)+200][CurrentB->ScanLine+200])//如果新的采樣點(diǎn)的深度大于原采樣點(diǎn)的深度</p><p>　　{ ZB[ROUND(x)+200][Current

64、B->ScanLine+200]=CurDeep;//xy坐標(biāo)與數(shù)組下標(biāo)保持一致，加200</p><p>　　mdc->SetPixel(ROUND(x),CurrentB->ScanLine,RGB[Face]);}</p><p>　　CurDeep+=DeepStep;}</p><p>　　In=false; }}</p&

65、gt;<p>　　for(T1=HeadE;T1!=NULL;T1=T1->next)//邊連貫性</p><p>　　{ T1->x=T1->x+T1->k;//x=x+1/k } }</p><p>　　delete HeadB; </p><p>　　delete CurrentB;</p><

66、;p>　　delete CurrentE;</p><p>　　delete HeadE;}</p><p>　　第6章 系統(tǒng)的運(yùn)行效果</p><p><b>　　6.1運(yùn)行主界面</b></p><p>　　程序代碼無(wú)錯(cuò)誤，執(zhí)行如圖6-1程序主界面所示</p><p>　　圖 6-1

67、 程序主界面</p><p>　　6.2不同方向鍵的運(yùn)行效果</p><p>　　圖6-2 按下方向鍵“↑”所示界面</p><p>　　圖6-3 按下方向鍵“↓”所示界面</p><p>　　圖6-4按下方向鍵“←”所示界面</p><p>　　圖6-4按下方向鍵“→”所示界面</p><p

68、><b>　　第7章 總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本學(xué)期計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)習(xí)，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的歷史、發(fā)展、研究方向、以及涉及的知識(shí)原理有了進(jìn)一步的了解。Buffer消隱算法在像素級(jí)上以近物取代遠(yuǎn)物，形體在屏幕上的出現(xiàn)次序是無(wú)關(guān)緊要的，這種取代算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)遠(yuǎn)比總體排序靈活簡(jiǎn)單，有利于硬件實(shí)現(xiàn)。然而，Z-Buffer算法也存在缺點(diǎn)：占用空間大，沒(méi)有利用圖形的相關(guān)性與連續(xù)性。<

69、;/p><p>　　計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要目的就是利用計(jì)算機(jī)表達(dá)真實(shí)感圖形。經(jīng)過(guò)這學(xué)期圖形學(xué)的學(xué)習(xí)，我對(duì)這門學(xué)科產(chǎn)生了興趣。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡管過(guò)程中任由許多不會(huì)的地方，而且有待于今后的提高和改進(jìn)，但我加深了對(duì)書(shū)本上知識(shí)的理解與掌握，同時(shí)也學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)有東西，并積累了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)與工作是不無(wú)裨益的。這次課設(shè)用TC編寫(xiě)，之前我對(duì)于TC還有很多不了解的地