計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求總體目標(biāo)和要求目標(biāo)：深入研究算法，以某個(gè)（或某類）圖形學(xué)算法為目標(biāo)，深入研究。繼而策劃、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠表現(xiàn)該算法原理的或完整過程的演示系統(tǒng)，并能從某些方面作出評(píng)價(jià)和改進(jìn)意見。通過完成一個(gè)完整程序，經(jīng)歷策劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試、總結(jié)和驗(yàn)收各階段，達(dá)到：鞏固和實(shí)踐計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課程中的理論和算法；學(xué)習(xí)表現(xiàn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)算法的技巧；培養(yǎng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、積極探索的精神?？傮w要求：策劃、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)能夠充分表現(xiàn)某個(gè)圖形學(xué)算法的演示系統(tǒng)，界面要求美觀大方，能清楚地演示算法執(zhí)行的每一個(gè)步驟。開發(fā)環(huán)境：ViusalC++6.0或者更高版本工具庫(kù)的限制：不允許使用任何圖形軟件包，如OpenGL，DirectX，Java3D等。但可應(yīng)用如文件讀?。ㄌ貏e是圖像文件讀取、外部模型文件讀取）、數(shù)據(jù)組織（如STL）等非圖形工具。項(xiàng)目選擇：選擇以下所列程序中的兩個(gè)即可，具體見第三節(jié)。時(shí)間節(jié)點(diǎn)和分值課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排上分若干階段，每個(gè)階段有相應(yīng)截止時(shí)間、要求、分值和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)?？偡譃?00分。作業(yè)的提交方式參見附錄。第11周周五(2012-11-9)中午12：00之前，以班級(jí)為單位把報(bào)告打印稿交到胡濤老師辦公室，滯后提交的作業(yè)將扣除相應(yīng)分值直至全部扣除。要求：至少提交至概要設(shè)計(jì)報(bào)告，并有一個(gè)原型系統(tǒng)。概要設(shè)計(jì)確定使用的開發(fā)環(huán)境，整體模塊結(jié)構(gòu)等，可參見相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)文檔，但不必完全依照。原型系統(tǒng)能夠基本實(shí)現(xiàn)該算法，為以后表現(xiàn)該算法作準(zhǔn)備。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：清晰的功能列表，算法表現(xiàn)策略，合理且明確的進(jìn)度安排。中期檢查將參照此進(jìn)度安排。規(guī)范、翔實(shí)的概要設(shè)計(jì)報(bào)告，功能正確的原型系統(tǒng)。內(nèi)容與要求作業(yè)分為九項(xiàng)內(nèi)容，只要做其中兩項(xiàng)即可。簡(jiǎn)單圖形的生成內(nèi)容：直線的生成 ①DDA法②中點(diǎn)畫線法③Bresenham法圓的生成 ①中點(diǎn)法②Bresenham法橢圓的生成中點(diǎn)法②Bresenham法要求：將象素網(wǎng)格表現(xiàn)出來，建立網(wǎng)格坐標(biāo)系用橡皮筋的形式輸入?yún)?shù)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置顯示判別式的計(jì)算過程和下一點(diǎn)的選擇策略記錄生成點(diǎn)的坐標(biāo)，建議用表的形式圖形生成過程可以重復(fù)進(jìn)行建議在一個(gè)程序中實(shí)現(xiàn)上述算法多邊形區(qū)域填充內(nèi)容：種子填充算法；掃描線填充算法；掃描線種子填充算法；邊填充算法；柵欄填充算法要求：將象素網(wǎng)格表現(xiàn)出來，建立網(wǎng)格坐標(biāo)系用橡皮筋的形式輸入多邊形鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，顯示鼠標(biāo)當(dāng)前位置種子填充算法中用鼠標(biāo)選擇種子點(diǎn)，用表格的形式顯示堆棧存儲(chǔ)的象素，象素出棧或入棧的過程要顯示出來。關(guān)鍵是要將象素填充的順序表現(xiàn)出來。掃描線算法中先顯示一條自上而下的掃描線，如果不與多邊形相交，則直接向下移動(dòng)，否則需要填充多邊形內(nèi)的交點(diǎn)。多邊形形成以后，要顯示邊表的內(nèi)容，掃描線移動(dòng)的時(shí)候，要?jiǎng)討B(tài)改變活性邊表的內(nèi)容，一條邊加入活性邊表或從活性邊表中刪除需要給出提示。二維裁剪內(nèi)容：線段裁剪窗口為長(zhǎng)方形：①Cohen-SutherLand算法②中點(diǎn)分割算法③Liang-Barsky算法窗口為任意多邊形：Cyrus-Beck算法多邊形裁剪 Sutherland-Hodgman算法，Weiler-Atherton算法（任意多邊形互裁剪）要求：將象素網(wǎng)格表現(xiàn)出來，建立網(wǎng)格坐標(biāo)系用橡皮筋的形式輸入剪裁線段或多邊形對(duì)于線段裁剪，線段被窗口的四條邊裁剪的過程要顯示出來對(duì)于中點(diǎn)分割算法，要顯示線段一步步分割的過程Liang-Barsky算法和Cyrus-Beck算法要顯示矢量的計(jì)算和選擇t參數(shù)的過程Sutherland-Hodgman多邊形裁剪過程需先輸入一多邊形，然后用窗口四邊裁剪的過程中要顯示頂點(diǎn)增刪的過程。Weiler-Atherton算法需要指明裁剪多邊形和被裁剪多邊形，從而決定交點(diǎn)的分類可以根據(jù)程序的需要決定是否在一個(gè)程序中完成。直線和多邊形的反走樣內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)以下四種反走樣的方法：提高分辨率、超采樣、連續(xù)區(qū)域采樣、離散區(qū)域采樣要求：將象素網(wǎng)格表現(xiàn)出來，建立網(wǎng)格坐標(biāo)系用橡皮筋輸入一條直線或多邊形，線的寬度可以設(shè)置，為一整數(shù)對(duì)于提高分辨率方法，首先用網(wǎng)格象素法表示一條直線或多邊形，然后將網(wǎng)格縮小，觀察直線的變化超采樣法需要根據(jù)經(jīng)過的不同子象素的數(shù)目決定該象素的亮度連續(xù)區(qū)域采樣需要根據(jù)直線所占象素面積來決定象素的亮度離散區(qū)域采樣將所占面積離散化，根據(jù)所占象素點(diǎn)的數(shù)目決定亮度，需要考慮加權(quán)模板，模板的大小為奇數(shù)如以上點(diǎn)需要計(jì)算，則必須顯示計(jì)算步驟曲線曲面生成內(nèi)容： 曲線：Bezier曲線、二次B樣條曲線、三次B樣條曲線、Nurbs曲線 曲面：Ferguson曲面、Bezier曲面、三次B樣條曲面、Nurbs曲面、Coons曲面要求：對(duì)于曲線：采用橡皮筋方法輸入型值點(diǎn)第n個(gè)點(diǎn)為鼠標(biāo)當(dāng)前位置，使得曲線的形狀隨鼠標(biāo)變化輸入的點(diǎn)存入表格中在完成一段曲線后，可以移動(dòng)型值點(diǎn)的位置產(chǎn)生新的曲線Nurbs曲線需要輸入權(quán)因子可以顯示曲線的型值點(diǎn)多邊形對(duì)于曲面：采用鍵盤輸入點(diǎn)的坐標(biāo)曲面生成后，可以用鼠標(biāo)操縱多角度觀察，曲面有兩種方式切換：網(wǎng)格曲面和光滑曲面（光滑曲面需要加上一個(gè)缺省光照）圖形變換內(nèi)容：簡(jiǎn)單圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、縮放要求：可以產(chǎn)生一些基本幾何體（球，橢球體，圓錐，長(zhǎng)方體，四面體等），大小先利用缺省值，然后在點(diǎn)取物體，在菜單上選擇操作方式，程序應(yīng)該能自動(dòng)生成變換矩陣并顯示出來。另外還可以定義變換，放入變換列表，將若干個(gè)變換組合起來形成統(tǒng)一的變換矩陣，然后一下實(shí)施變換操作。簡(jiǎn)單幾何體的消隱內(nèi)容：簡(jiǎn)單幾何體（球，橢球體，圓錐，長(zhǎng)方體，四面體等）的生成和消隱要求：體用線框形式表示，可以在消隱和未消隱之間切換，用鼠標(biāo)可以操縱形體的位置的角度，包括自消隱和互消隱（多個(gè)物體之間的消隱）。紋理映射內(nèi)容：將紋理映射到簡(jiǎn)單的曲面上要求：紋理應(yīng)該可以自定義，也可以導(dǎo)入外面的紋理圖片曲面包括：平面，二次曲面，Bezier曲面，三次B樣條曲面，曲面可以導(dǎo)入外面的圖形文件，也可以在程序中生成。能任意指定映射關(guān)鍵點(diǎn)，能消除紋理走樣。光源效果內(nèi)容：演示光源效果要求：可以添加光源，刪除光源，對(duì)每一個(gè)光源進(jìn)行命名；對(duì)每一個(gè)光源可以進(jìn)行編輯，包括散射參數(shù)，鏡面參數(shù)，光源位置參數(shù)，聚光方向，聚光指數(shù)，聚光角度，聚光終止角度，三個(gè)衰減系數(shù)等。還可以對(duì)環(huán)境光進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整采用滑動(dòng)條的形式。需要制作高光效果，光源效果作用在一個(gè)球