計算機(jī)圖形學(xué)第3章ppt課件.ppt

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1、第四章圖形程序設(shè)計圖形程序樣例通用圖形程序典型繪圖方法動畫程序設(shè)計圖案程序樣例金剛石圖案腎形圖案海綿圖案金剛石圖案圖案生成思路：把半徑為R的圓周n等分，然后用直線將各等分點兩兩連接，即形成金剛石圖案。腎形圖案將一個半徑為R的圓周等分成2n份，然后以等分點為圓心，以等分點到對稱分割該圓的直徑的距離為半徑畫圓，即形成腎形圖案。海綿圖案主體是繪制三角形，還需要連接三角形三邊的中點繪制另外的三角形。2通用圖形程序的設(shè)計方法在設(shè)計和繪圖工作中，各個專業(yè)領(lǐng)域都有自己常用的圖形符號和圖形。為了減少重復(fù)性工作及方便繪圖，一般均把這些常用圖形的繪制設(shè)計成獨

2、立的通用功能模塊，也就是圖形子程序或圖形函數(shù)，并組成圖形庫，供用戶在繪圖時選用。構(gòu)造功能模塊的基本原則要做到通用和方便使用，這些程序就應(yīng)模塊化。模塊是組建大規(guī)模結(jié)構(gòu)化程序的基礎(chǔ)和主要組成部分。因此，按照什么樣的原則來構(gòu)造模塊是一個十分重要的問題。一般來說，這些基本原則有以下四條：獨立性原則模塊的獨立性是指：每個模塊都要具有其自身獨立的含義，模塊與模塊之間的關(guān)系要明確簡單，盡量避免隱含的關(guān)系，這不僅是為了保證模塊的正確與安全，也是為了便于模塊之間的組合。抽象性原則最通常的抽象性是參數(shù)化。這種抽象性能擴(kuò)大模塊的適應(yīng)能力，從而發(fā)揮模塊自身更大的

3、作用。開放性原則應(yīng)能方便地對模塊的部分屬性和功能進(jìn)行修改和擴(kuò)充，從而使得模塊是可維護(hù)的，這種可維護(hù)性是延長模塊生命周期的重要手段。繼承性原則即當(dāng)模塊在維護(hù)中部分屬性發(fā)生了變化，但這種變化不會影響原模塊在軟件中的作用，以維護(hù)軟件不同版本之間的兼容性。正多邊形程序下面我們以生成任意正多邊形子程序的設(shè)計過程，來說明建立這種功能模塊的一般方法。（１）建立模型?明確目標(biāo)－畫什么（功能）?分析最起碼的初始條件（定形：邊數(shù)、邊長；定位：定位點、方向。）(2)初始條件的給定方式及圖形數(shù)據(jù)的確定（參數(shù)）直接以多邊形頂點定位定位頂點Ps始邊傾角?邊數(shù)n邊長a

4、??給定了定形和定位參數(shù)，就可以唯一地確定一個正多邊形。但在圖形程序中，必須給出具體的繪圖數(shù)據(jù)（即各頂點坐標(biāo)），才能繪圖。這些頂點坐標(biāo)可通過初始條件計算求得：Ps：（xs,ys）P1：x1=xs+a?cos?y1=ys+a?sin?P2：x2=x1+a?cos(?+?)y2=y1+a?sin(?+?)…Pi：Xi=X(i-1)+a?cos(?+(i-1)??)Yi=Y(i-1)+a?sin(?+(i-1)??)其中：?＝2?/n(正多邊形的外角)(３)程序設(shè)計以頂點定位的多邊形為例，來說明程序設(shè)計的過程：設(shè)計程序流程編寫程序n?3?(Y)

5、出錯信息?=2?/n；?=???/180移當(dāng)前點至（x0,y0);x=x0,y=y0I=1～n-1循環(huán)x=x+a?cos?,y=y+a?sin?畫線至（x,y）；?=?+?畫線至（x0,y0）；結(jié)束if(n?3)return;theta=6.28318/n;(每次旋轉(zhuǎn)角度）alpha=alpha*0.0174533;moveto(x0,y0);x=x0;y=y0;for(i=1;i?n;i++)｛x=x+a*cos(alpha);y=y+a*sin(alpha);lineto(x,y);alpha=alpha+theta;}lineto(

6、x0,y0);以外接圓圓心定位的正多邊形定形參數(shù)：邊數(shù)n和外接圓半徑R；定位參數(shù)：外接圓圓心坐標(biāo)（x0，y0）和起始點半徑的傾角?；P1：x1=x0+R?cos?y1=y0+R?sin?P2：x2=x0+R?cos(?+??)y2=y0+R?sin(?+??)Pi：xi=x0+R?cos(?+（i－1）??)yi=y0+R?sin(?+（i－1）??)圖案程序的設(shè)計方法計算機(jī)善于做重復(fù)性的工作。所以利用它的這一特長，可以讓它繪制一些我們難以作業(yè)的重復(fù)繁瑣的圖形。例如，一個正方形螺旋圖案，看起來外貌很復(fù)雜，但是實際上，它只不過是由一個正方形

7、通過不斷旋轉(zhuǎn)和縮小組成的。圖形分析由16個相似的方塊拼接而成；每個方塊是由正方形螺旋變化形成；每個相鄰方塊的螺旋方向相反。每個正方形螺旋塊，是由正方形的旋轉(zhuǎn)和縮小組成，且經(jīng)過變換后的正方形新頂點剛好在原正方形的邊上。見圖。在三角形PQS中：QS=a2?sin?PS=a2?cos?QS+PS=a1=a2?(sin?+cos?)??在圖中，我們設(shè)兩個正方形的外接圓半徑分別為R1和R2,邊長為a1和a2，旋轉(zhuǎn)角為?。則兩個正方形間的縮小系數(shù)為：f=a2/a1因此，根據(jù)圖形關(guān)系可得到縮小系數(shù)f的值為：f=a2/a1=1/(sin?+cos?)考慮

8、到轉(zhuǎn)角?可以有取正值（逆時針旋轉(zhuǎn)）或者負(fù)值（順時針旋轉(zhuǎn)）兩種情況，但縮小系數(shù)f總是正值，所以在計算時用轉(zhuǎn)角?的絕對值。即：f=a2/a1=1/(sin

9、?

10、+cos

11、?

12、)并且，R2=R1?f