《FORTRAN圖形操作》課件

FORTRAN圖形操作by課程介紹目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生掌握FORTRAN語言圖形編程的知識(shí)和技能，為他們進(jìn)行科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化和模擬仿真等方面的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。內(nèi)容課程將涵蓋FORTRAN圖形編程的基礎(chǔ)知識(shí)、常用圖形庫(kù)、圖形繪制方法、坐標(biāo)系統(tǒng)、圖形動(dòng)畫、三維圖形編程等內(nèi)容。FORTRAN語言簡(jiǎn)介歷史悠久FORTRAN語言誕生于1950年代，是世界上第一個(gè)被廣泛應(yīng)用的高級(jí)編程語言?？茖W(xué)計(jì)算FORTRAN語言被廣泛用于科學(xué)計(jì)算、工程技術(shù)、數(shù)學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)化FORTRAN語言具有結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，易于理解和維護(hù)。FORTRAN圖形編程概述1圖形庫(kù)FORTRAN語言提供了豐富的圖形庫(kù)，如GKS、OpenGL等。2圖形繪制利用圖形庫(kù)中的函數(shù)，可以繪制點(diǎn)、線、多邊形、圓形、橢圓等圖形。3圖形操作除了繪制圖形，還可以進(jìn)行圖形變換、填充、顏色設(shè)置、文字繪制等操作。繪制點(diǎn)和線1點(diǎn)使用PLOT命令繪制單個(gè)點(diǎn)2線使用LINE命令繪制直線段3多點(diǎn)連線使用多條LINE命令繪制多點(diǎn)連線繪制基本幾何圖形1矩形矩形由四個(gè)直角和四條邊組成。它可以使用簡(jiǎn)單的線條繪制，并通過填充顏色來添加視覺效果。2正方形正方形是矩形的一種特殊類型，它的四條邊相等，并且四個(gè)角都是直角。可以使用相同的繪制方法來創(chuàng)建正方形。3三角形三角形由三條邊和三個(gè)角組成。它可以使用三種不同的方式繪制，例如，三個(gè)點(diǎn)、兩條邊和一個(gè)角、或一條邊和兩個(gè)角。繪制多邊形1定義頂點(diǎn)坐標(biāo)使用數(shù)組存儲(chǔ)多邊形頂點(diǎn)的坐標(biāo)2連接頂點(diǎn)使用繪圖函數(shù)依次連接頂點(diǎn)，形成閉合圖形3填充顏色選擇合適的顏色填充多邊形內(nèi)部繪制圓形圓心坐標(biāo)使用圓心坐標(biāo)(X,Y)指定圓形的中心位置。半徑使用半徑值R確定圓形的尺寸。繪制方法FORTRAN提供了多種繪制圓形的函數(shù)，例如CIRCLE或ARC函數(shù)。繪制橢圓1橢圓定義橢圓是圓形的一種變形，由兩個(gè)焦點(diǎn)和一個(gè)常數(shù)定義。2FORTRAN函數(shù)使用內(nèi)置函數(shù)或庫(kù)函數(shù)繪制橢圓。3參數(shù)設(shè)置指定中心坐標(biāo)、長(zhǎng)半軸、短半軸和顏色等參數(shù)。填充圖形1區(qū)域填充填充圖形是指在圖形內(nèi)部區(qū)域內(nèi)填充顏色或圖案，以突出顯示圖形形狀。2填充算法FORTRAN提供多種填充算法，例如掃描線填充法，可根據(jù)邊界信息對(duì)圖形內(nèi)部進(jìn)行填充。3填充顏色填充顏色可以使用預(yù)定義的顏色常量或自定義顏色代碼進(jìn)行設(shè)置。4填充圖案填充圖案可以用不同的圖案元素進(jìn)行填充，例如網(wǎng)格、斜線、點(diǎn)陣等。設(shè)置線型與顏色線型FORTRAN提供多種線型，例如實(shí)線、虛線、點(diǎn)線等，用于控制圖形線條的外觀。顏色FORTRAN支持多種顏色，例如紅色、綠色、藍(lán)色等，用于控制圖形線條的顏色。繪制文字1文本位置設(shè)置文本繪制的坐標(biāo)位置。2文本內(nèi)容指定要繪制的文本字符串。3文本屬性控制文本的字體、大小、顏色等。使用子程序?qū)崿F(xiàn)圖形模塊化代碼子程序可以將復(fù)雜的圖形繪制過程分解成更小的、可重用的模塊。代碼重用子程序可以多次調(diào)用，從而簡(jiǎn)化了圖形編程的復(fù)雜性。提高可讀性將代碼拆分成子程序可以使代碼更易于理解和維護(hù)。增強(qiáng)可擴(kuò)展性子程序可以方便地修改和擴(kuò)展，以適應(yīng)不同的圖形繪制需求。圖形坐標(biāo)系統(tǒng)世界坐標(biāo)系用于描述圖形對(duì)象在真實(shí)世界中的位置和大小。設(shè)備坐標(biāo)系用于描述圖形對(duì)象在輸出設(shè)備上的位置和大小。用戶坐標(biāo)系用于方便用戶進(jìn)行圖形編程，通常與世界坐標(biāo)系或設(shè)備坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)。圖形坐標(biāo)變換1平移變換將圖形沿某個(gè)方向移動(dòng)2縮放變換改變圖形的大小3旋轉(zhuǎn)變換將圖形繞某個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)一定角度圖形窗口操作窗口創(chuàng)建使用FORTRAN庫(kù)函數(shù)創(chuàng)建圖形窗口，設(shè)置窗口大小、位置和標(biāo)題。窗口調(diào)整調(diào)整窗口大小、移動(dòng)窗口位置，并設(shè)置窗口是否可調(diào)整大小。窗口關(guān)閉關(guān)閉圖形窗口，釋放相關(guān)資源。圖形輸出設(shè)備1顯示器最常用的圖形輸出設(shè)備，提供視覺化的圖形界面。2打印機(jī)用于將圖形打印到紙張或其他介質(zhì)上，生成硬拷貝。3繪圖儀用于繪制精確的圖形，常用于工程設(shè)計(jì)和制圖領(lǐng)域。讀取鍵盤輸入獲取字符使用FORTRAN內(nèi)置函數(shù)READ，可以從鍵盤讀取用戶輸入的字符數(shù)據(jù)。處理輸入根據(jù)應(yīng)用需求，對(duì)讀取到的字符進(jìn)行處理，例如轉(zhuǎn)換成數(shù)字、字符串等。顯示結(jié)果將處理后的結(jié)果顯示在屏幕上，或用于其他操作。讀取鼠標(biāo)輸入1事件驅(qū)動(dòng)鼠標(biāo)事件觸發(fā)響應(yīng)函數(shù)。2位置信息獲取鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置坐標(biāo)。3按鈕狀態(tài)判斷鼠標(biāo)按鍵按下或松開。圖形動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)1幀動(dòng)畫通過逐幀繪制圖像，模擬連續(xù)運(yùn)動(dòng)2運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫利用函數(shù)定義圖形運(yùn)動(dòng)軌跡3交互動(dòng)畫根據(jù)用戶輸入控制圖形運(yùn)動(dòng)圖形與數(shù)學(xué)函數(shù)結(jié)合繪制函數(shù)圖像使用FORTRAN語言可以方便地繪制各種數(shù)學(xué)函數(shù)的圖像，例如正弦函數(shù)、余弦函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等。參數(shù)方程繪圖通過參數(shù)方程可以繪制更加復(fù)雜的曲線和圖形，例如圓、橢圓、螺旋線等。三維圖形編程基礎(chǔ)幾何模型點(diǎn)、線、面等基本幾何元素的表示和操作，構(gòu)建三維模型。坐標(biāo)系三維空間中的坐標(biāo)系類型，如笛卡爾坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系等，以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。變換平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等變換操作，用于改變物體的位置、方向和大小。光照模擬光源，計(jì)算光線與物體的交互，實(shí)現(xiàn)光照效果，如陰影、反光等。三維圖形繪制1幾何模型定義三維物體形狀和結(jié)構(gòu)2光照模型模擬光線照射物體產(chǎn)生的效果3材質(zhì)模型定義物體表面材質(zhì)特性4渲染算法將三維場(chǎng)景渲染成二維圖像三維圖形變換平移通過改變物體的位置來實(shí)現(xiàn)圖形的移動(dòng)旋轉(zhuǎn)通過改變物體繞某個(gè)軸線的旋轉(zhuǎn)角度來實(shí)現(xiàn)圖形的旋轉(zhuǎn)縮放通過改變物體的大小來實(shí)現(xiàn)圖形的放大或縮小三維圖形照明與陰影光源類型常見的照明類型包括環(huán)境光，方向光和點(diǎn)光源。不同的光源類型可以產(chǎn)生不同的照明效果。陰影計(jì)算陰影的計(jì)算可以增強(qiáng)三維圖形的真實(shí)感，讓物體顯得更加立體。材質(zhì)屬性材質(zhì)屬性決定了物體對(duì)光線的反射和折射方式，進(jìn)而影響陰影的形狀和顏色。三維圖形交互操作1鼠標(biāo)交互通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊、拖拽等操作實(shí)現(xiàn)圖形旋轉(zhuǎn)、縮放和平移。2鍵盤輸入使用鍵盤按鍵控制圖形的運(yùn)動(dòng)、視角切換以及其他參數(shù)調(diào)整。3觸控操作在移動(dòng)設(shè)備上，可以使用手指滑動(dòng)、縮放等操作實(shí)現(xiàn)交互。FORTRAN圖形編程實(shí)例分析通過具體案例深入理解FORTRAN圖形編程的實(shí)際應(yīng)用，包括繪制各種圖形、動(dòng)畫制作、圖形與數(shù)學(xué)函數(shù)結(jié)合等。案例分析將幫助你掌握FORTRAN圖形編程的技巧和思路，并能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。課程總結(jié)FORTRAN圖形操作本課程涵蓋了FORTRAN語言圖形編程的基礎(chǔ)知識(shí)，從繪制簡(jiǎn)單圖形到創(chuàng)建復(fù)雜的動(dòng)畫，為學(xué)生提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。應(yīng)用范圍FORTRAN圖形編程在科學(xué)計(jì)算、工程應(yīng)用和數(shù)據(jù)可視化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，能夠