旋轉(zhuǎn)的彩色立方體2016

1、課程設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū) 軟 件 學(xué) 院 學(xué)院 橋梁 專(zhuān)業(yè) 2 班 一、課程設(shè)計(jì)(論文)題目 旋轉(zhuǎn)的彩色立方體 二、課程設(shè)計(jì)(論文)工作自 2014 年 6 月 2 日起至 2014 年 6 月 6 日止。三、課程設(shè)計(jì)(論文) 地點(diǎn): 軟 件 學(xué) 院 實(shí) 訓(xùn) 中 心 四、課程設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容要求：1本課程設(shè)計(jì)的目的 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中的知識(shí)、技術(shù)和技能的一個(gè)綜合應(yīng)用， 是培養(yǎng)圖形軟件開(kāi)發(fā)能力的綜合訓(xùn)練。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生更深入地理解和掌握計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論與相關(guān)算法，鞏固課內(nèi)所學(xué)的知識(shí)、技術(shù)和技能，進(jìn)一步提高圖形軟件開(kāi)發(fā)的能力。為畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后從事計(jì)算機(jī)繪圖、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

2、計(jì)、輔助教學(xué)、輔助工程、圖形處理等打下基礎(chǔ)。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求1）課程設(shè)計(jì)任務(wù)：1、繪制一個(gè)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的立方體，通過(guò)鍵盤(pán)的方向控制旋轉(zhuǎn)方向；2、實(shí)現(xiàn)立方體的紋理映射，為立方體的六個(gè)面分別貼上不同的紋理；3、利用消影技術(shù)，實(shí)驗(yàn)立方體表面的遮擋關(guān)系；4、具有比較好的動(dòng)畫(huà)效果，消除閃爍現(xiàn)象。2）課程設(shè)計(jì)論文編寫(xiě)要求（1）課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（2）設(shè)計(jì)思路-工作原理、功能規(guī)劃（3）詳細(xì)設(shè)計(jì)-數(shù)據(jù)分析、算法思路、功能實(shí)現(xiàn)（含程序流程圖、主要代碼及注釋?zhuān)?、界面等。?）運(yùn)行調(diào)試與分析討論-給出運(yùn)行屏幕截圖，分析運(yùn)行結(jié)果，有何改進(jìn)想法等。（5）設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)-設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題及解決辦法，通過(guò)設(shè)計(jì)學(xué)到了哪些新知

3、識(shí)，鞏固了哪些知識(shí)，有哪些提高。（6）參考文獻(xiàn)（必須按標(biāo)準(zhǔn)格式列出，可參考教材后面的參考文獻(xiàn)格式）（7）報(bào)告按規(guī)定排版打印，要求裝訂平整，否則要求返工；（8）課設(shè)報(bào)告的裝訂順序如下：封面-任務(wù)書(shū)-中文摘要-目錄-正文-附錄(代碼及相關(guān)圖片)（9）嚴(yán)禁抄襲，如有發(fā)現(xiàn)，按不及格處理。4）課程設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)： （1）學(xué)習(xí)態(tài)度：10分；（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)：20分；（3）編程調(diào)試：20分；（4）回答問(wèn)題：20分；（5）論文撰寫(xiě)：30分。5）參考文獻(xiàn)：（1）陸楓 何云峰. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)（第2版）M. 電子工業(yè)出版社（2）張曦煌 杜俊俐. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)M. 北京郵電大學(xué)出版社（3）孫家廣. 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)M.

4、清華大學(xué)出版社. 6）課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排1準(zhǔn)備階段（4學(xué)時(shí)）：選擇設(shè)計(jì)題目、了解設(shè)計(jì)目的要求、查閱相關(guān)資料2程序模塊設(shè)計(jì)分析階段（4學(xué)時(shí)）：程序總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)3代碼編寫(xiě)調(diào)試階段（8學(xué)時(shí)）：程序模塊代碼編寫(xiě)、調(diào)試、測(cè)試4撰寫(xiě)論文階段（4學(xué)時(shí)）：總結(jié)課程設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)內(nèi)容，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文學(xué)生簽名： 2014 年 6 月 6 日課程設(shè)計(jì)(論文)評(píng)審意見(jiàn)（1）學(xué)習(xí)態(tài)度（10分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)（20分）：優(yōu)（ ）、良（）、中（）、一般（）、差（）； （3）編程調(diào)試（20分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）回答問(wèn)題（20分）：優(yōu)（）、良（

5、）、中（）、一般（）、差（）；（5）論文撰寫(xiě)（30分）：優(yōu)（）、良（）、中（）、一般（）、差（）； 評(píng)閱人： 職稱(chēng)： 講師 2014 年 6 月 6 日中文摘要 軟件專(zhuān)業(yè)經(jīng)過(guò)三年的課程學(xué)習(xí)，已經(jīng)積累了相關(guān)高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。畫(huà)出彩色正方體并使之旋轉(zhuǎn)，這一題目考察了程序設(shè)計(jì)自頂而下、逐步細(xì)化的相關(guān)基本思想。題目難點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)可視化界面的交互、顏色的顯示以及圖像的旋轉(zhuǎn)過(guò)程。 經(jīng)過(guò)查找相關(guān)資料，本程序采用功能強(qiáng)大的圖形庫(kù)OPENGL并調(diào)用一系列WINDOWS API采用C/C+語(yǔ)言在Microsoft Visual C+6.0環(huán)境下編寫(xiě)。很好的解決了用C/C+編寫(xiě)圖形界面的難點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)Win

6、32平臺(tái)的OPENGL API實(shí)現(xiàn)了逼真的三維旋轉(zhuǎn)效果 關(guān)鍵詞：正方體；顏色變化；旋轉(zhuǎn)；可視化；OPENGL目錄一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1二、需求分析21、設(shè)計(jì)說(shuō)明22、運(yùn)行環(huán)境23、程序功能實(shí)現(xiàn)2三、總體設(shè)計(jì)31.OpenGL實(shí)現(xiàn)3四、詳細(xì)設(shè)計(jì)41、程序流程圖42.程序代碼分析51.OPENGL的初始化工作52.立方體的主體繪制53.顏色的繪制及變換84.旋轉(zhuǎn)的控制105.鼠標(biāo)的控制11六、設(shè)計(jì)體會(huì)與小結(jié)15七、參考文獻(xiàn)16一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、繪制一個(gè)不停轉(zhuǎn)動(dòng)的立方體，通過(guò)鍵盤(pán)的方向控制旋轉(zhuǎn)速度；2、實(shí)現(xiàn)立方體的紋理映射，為立方體的六個(gè)面分別貼上不同的紋理；3、利用消影技術(shù)，實(shí)驗(yàn)立方體表

7、面的遮擋關(guān)系；4、可以通過(guò)鍵盤(pán)的方向改變視點(diǎn)及視線(xiàn)方向，從不同的位置和不同角度觀察立方體；5、具有比較好的動(dòng)畫(huà)效果，消除閃爍現(xiàn)象。二、需求分析1、設(shè)計(jì)說(shuō)明計(jì)劃采用OPENGL圖形庫(kù)并調(diào)用一系列WINDOWS API采用C/C+語(yǔ)言編寫(xiě)。首先，應(yīng)熟悉OPENGL在WIN32平臺(tái)下的相關(guān)API，以及其余WINDOWS窗口交互的相關(guān)接口方法，來(lái)構(gòu)建窗口的內(nèi)容。其次，熟悉了解OPENGL庫(kù)函數(shù)在窗體中實(shí)現(xiàn)繪圖（既繪制正方體），實(shí)現(xiàn)正方體旋轉(zhuǎn)功能的相關(guān)函數(shù)。最后，實(shí)現(xiàn)OPENGL與WINDOWS的交互的過(guò)程，完成程序及注釋。2、運(yùn)行環(huán)境 一臺(tái)可以實(shí)現(xiàn).exe可執(zhí)行文件，讀取txt文本文檔，以及在Visu

8、alC +6.0環(huán)境下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的可操作系統(tǒng)或其他電子設(shè)備。3、程序功能實(shí)現(xiàn) 1、可實(shí)現(xiàn)立方體的六個(gè)面分別具有不同的紋理； 2、通過(guò)消影技術(shù)，顯現(xiàn)立方體表面的遮擋關(guān)系； 3、有較好的動(dòng)畫(huà)效果并去除閃爍現(xiàn)象； 4、使用鍵盤(pán)可更改旋轉(zhuǎn)的速度和方向且能從不同視角觀察立方體； 5、操作界面簡(jiǎn)潔，程序易于修改。 三、總體設(shè)計(jì) 1.OpenGL實(shí)現(xiàn) OpenGL 的工作順序就是一個(gè)從定義幾何要素到把象素段寫(xiě)入幀緩沖區(qū)的過(guò)程。在屏幕上顯示圖象的主要步驟是以下3 步： 1）構(gòu)造幾何要素(點(diǎn)、線(xiàn)、多邊形、圖像、位圖)，創(chuàng)建對(duì)象的數(shù)學(xué)描述。在三維空間放置對(duì)象，選擇有利的觀察點(diǎn)。 2）計(jì)算對(duì)象的顏色，這些顏色可能

9、直接定義，或由光照條件及紋理間接給出。 3）光柵化，把對(duì)象的數(shù)學(xué)描述和顏色信息轉(zhuǎn)換到屏幕的象素。 2.程序模塊圖 圖3-2-1 程序模塊圖 四、詳細(xì)設(shè)計(jì)1、程序流程圖圖4-1-1 程序流程圖2.程序代碼分析1.OPENGL的初始化工作 通過(guò)查找資料OPENGL的初始化工作由如下庫(kù)函數(shù)過(guò)程來(lái)完成 glShadeModel(GL_SMOOTH); / 啟用陰影平滑 啟用smooth shading(陰影平滑)。陰影平滑通過(guò)多邊形精細(xì)的混合色彩，并對(duì)外部光進(jìn)行平滑。 glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f); / 黑色背景 色彩值的范圍從0.0f到1.0f。0.0f代

10、表最黑的情況，1.0f就是最亮的情況。glClearColor 后的第一個(gè)參數(shù)是Red Intensity(紅色分量),第二個(gè)是綠色，第三個(gè)是藍(lán)色。最大值也是1.0f，代表特定顏色分量的最亮情況。 接下來(lái)的三個(gè)函數(shù)必須做的是關(guān)于depth buffer(深度緩存)的。將深度緩存設(shè)想為屏幕后面的層。深度緩存不斷的對(duì)物體進(jìn)入屏幕內(nèi)部有多深進(jìn)行跟蹤。我們本節(jié)的程序其實(shí)沒(méi)有真正使用深度緩存，但幾乎所有在屏幕上顯示3D場(chǎng)景OpenGL程序都使用深度緩存。它的排序決定那個(gè)物體先畫(huà)。這樣您就不會(huì)將一個(gè)圓形后面的正方形畫(huà)到圓形上來(lái)。深度緩存是OpenGL十分重要的部分。 glClearDepth(1.0f);

11、 / 設(shè)置深度緩存 glEnable(GL_DEPTH_TEST); / 啟用深度測(cè)試 glDepthFunc(GL_LEQUAL); / 所作深度測(cè)試的類(lèi)型 接下來(lái)是透視圖修飾使透視圖好看些： glHint(GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT, GL_NICEST); / 真正精細(xì)的透視修正。2.立方體的主體繪制 首先使glClear(GL_COLOR_BUFFER_BITGL_DEPTH_BUFFER_BIT); 清除屏幕和深度緩存然后進(jìn)行各頂點(diǎn)的繪制并開(kāi)始繪制立方體void CCubeView:CreateRGBPalette() PIXELFORMATDESC

12、RIPTOR pfd; LOGPALETTE *pPal; int n, i; n = :GetPixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(); :DescribePixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(), n, sizeof(pfd), &pfd); if (pfd.dwFlags & PFD_NEED_PALETTE) n = 1 palVersion = 0x300; pPal-palNumEntries = n; for (i=0; ipalPalEntryi.peRed = ComponentFromIndex(i, pfd.cRedBits, pf

13、d.cRedShift); pPal-palPalEntryi.peGreen = ComponentFromIndex(i, pfd.cGreenBits, pfd.cGreenShift); pPal-palPalEntryi.peBlue = ComponentFromIndex(i, pfd.cBlueBits, pfd.cBlueShift); pPal-palPalEntryi.peFlags = 0; /* fix up the palette to include the default GDI palette */ if (pfd.cColorBits = 8) & (pfd

14、.cRedBits = 3) & (pfd.cRedShift = 0) & (pfd.cGreenBits = 3) & (pfd.cGreenShift = 3) & (pfd.cBlueBits = 2) & (pfd.cBlueShift = 6) )void CCubeView:CreateRGBPalette() PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd; LOGPALETTE *pPal; int n, i; n = :GetPixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(); :DescribePixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(),

15、n, sizeof(pfd), &pfd); if (pfd.dwFlags & PFD_NEED_PALETTE) n = 1 palVersion = 0x300; pPal-palNumEntries = n; for (i=0; in; i+) /* fix up the palette to include the default GDI palette */ if (pfd.cColorBits = 8) & (pfd.cRedBits = 3) & (pfd.cRedShift = 0) & (pfd.cGreenBits = 3) & (pfd.cGreenShift = 3)

16、 & (pfd.cBlueBits = 2) & (pfd.cBlueShift = 6) ) for (i = 1 ; i palPalEntrydefaultOverridei = defaultPalEntryi; m_cPalette.CreatePalette(pPal); delete pPal; m_pOldPalette = m_pDC-SelectPalette(&m_cPalette, FALSE); m_pDC-RealizePalette(); 3.顏色的繪制及變換void CCubeView:DrawScene(void) static BOOL bBusy = FA

17、LSE; static GLfloat wAngleY = 10.0f; static GLfloat wAngleX = 1.0f; static GLfloat wAngleZ = 5.0f; if(bBusy) return; bBusy = TRUE; glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f); glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glPushMatrix(); glTranslatef(0.0f, 0.0f, -m_fRadius); glRotatef(wAngleX, 1.0f,

18、0.0f, 0.0f); glRotatef(wAngleY, 0.0f, 1.0f, 0.0f); glRotatef(wAngleZ, 0.0f, 0.0f, 1.0f); wAngleX += 1.0f; wAngleY += 10.0f; wAngleZ += 5.0f;glBegin(GL_QUAD_STRIP);glColor3f(1.0f, 0.0f, 1.0f);glVertex3f(-0.5f, 0.5f, 0.5f); glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); glVertex3f(-0.5f, -0.5f, -0.5f); glEnd(); glPopMa

19、trix(); glFinish(); SwapBuffers(wglGetCurrentDC(); bBusy = FALSE;BOOL CCubeView:OnEraseBkgnd(CDC* pDC) return TRUE;4.旋轉(zhuǎn)的控制 void CCubeView:OnSize(UINT nType, int cx, int cy) CView:OnSize(nType, cx, cy); if(cy 0) glViewport(0, 0, cx, cy); if(m_oldRect.right cx) | (m_oldRect.bottom cy) RedrawWindow();

20、m_oldRect.right = cx; m_oldRect.bottom = cy; glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(45.0f, (GLdouble)cx/cy, 3.0f, 7.0f); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); void CCubeView:OnTimer(UINT nIDEvent) DrawScene();CView:OnTimer(nIDEvent);/ Eat spurious WM_TIMER messagesMSG msg;while(:PeekMes

21、sage(&msg, m_hWnd, WM_TIMER, WM_TIMER, PM_REMOVE);/ GL helper functions5.鼠標(biāo)的控制void CCubeView:Init() PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd; int n;HGLRChrc;GLfloatfMaxObjSize, fAspect;GLfloatfNearPlane, fFarPlane; m_pDC = new CClientDC(this); ASSERT(m_pDC != NULL); if (!bSetupPixelFormat() return; n = :GetPixelFo

22、rmat(m_pDC-GetSafeHdc(); :DescribePixelFormat(m_pDC-GetSafeHdc(), n, sizeof(pfd), &pfd); CreateRGBPalette(); hrc = wglCreateContext(m_pDC-GetSafeHdc(); wglMakeCurrent(m_pDC-GetSafeHdc(), hrc); GetClientRect(&m_oldRect); glClearDepth(1.0f); glEnable(GL_DEPTH_TEST);BOOL CCubeView:bSetupPixelFormat() s

23、tatic PIXELFORMATDESCRIPTOR pfd = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR), / size of this pfd 1, / version number PFD_DRAW_TO_WINDOW | / support window PFD_SUPPORT_OPENGL | / support OpenGL PFD_DOUBLEBUFFER, / double buffered PFD_TYPE_RGBA, / RGBA type 24, / 24-bit color depth 0, 0, 0, 0, 0, 0, / color bits ignored 0, / no alpha buffer 0, / shift bit ignored 0, / no accumulation buffer 0, 0, 0, 0, / accum bits ignored 32, / 32-bit z-buffer 0, / no stencil buffer 0, / no auxiliary buffer PFD_MAIN_PLANE, / main layer 0, / reserved 0, 0, 0 / layer masks ignored ; int pixelformat; if ( (pixelformat