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计算机图形学实验报告

引言

计算机图形学是计算机科学中一个重要的研究领域，它涉及了

计算机图像的生成、处理和显示等方面的技术。本次实验旨在通

过实际操作学习计算机图形学的相关知识，并利用图形学算法实

现一些有趣的效果。

实验目的

1.了解计算机图形学的基本概念和发展历程；

2.掌握图形学中的基本几何变换，如平移、旋转和缩放等；

3.实现一些常见的图形学算法，如光照模型、三角形剪裁和绘

制等。

实验准备

在开始实验之前，我们需要准备一些实验所需的工具和环境。

首先，确保计算机上安装了图形学相关的软件，如OpenGL或

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DirectX等。其次，为了编写和运行图形学程序，我们需要掌握基

本的编程技巧，如C++或Python语言，并了解相关的图形库和

API。

实验过程

1.实现平移、旋转和缩放

首先，我们需要掌握图形学中的基本几何变换，如平移、旋转

和缩放。通过矩阵运算，我们可以很方便地实现这些变换。例如，

对于一个二维点P(x,y)，我们可以通过以下公式实现平移：

P=T*P

其中，P是平移后的点，T是平移矩阵。类似地，我们可以用

旋转矩阵和缩放矩阵来实现旋转和缩放效果。

2.实现光照模型

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光照模型是指在计算机图形学中模拟现实光照效果的一种方法。

它可以提供更真实的视觉效果，让计算机生成的图像更加逼真。

其中，常用的光照模型有环境光照、漫反射光照和镜面光照等。

通过计算每个像素的光照强度，我们可以实现阴影效果和光源反

射等功能。

3.实现三角形剪裁

三角形剪裁是计算机图形学中一种常用的几何算法，用于确定

哪些像素需要绘制，哪些像素需要剔除。通过对三角形的边界和

视口进行比较，我们可以快速计算出剪裁后的三角形顶点，以提

高图形渲染的效率。

4.实现图形绘制

图形绘制是计算机图形学中的核心内容，它包括了点、线和面

的绘制等。通过设定顶点坐标和属性（如颜色、纹理等），我们

可以使用算法绘制出各种形状的图像。其中，常用的绘制算法有

Bresenham算法和扫描线算法等。

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实验结果

在本次实验中，我们成功实现了平移、旋转和缩放等基本几何

变换效果，并利用光照模型实现了更为真实的图像显示效果。我

们还采用了三角形剪裁技术，提高了绘制效率。最后，我们使用

了图形绘制算法，实现了不同形状的图像绘制，并应用了纹理贴

图技术，增加了图像的细节和真实感。

结论

通过本次实验，我们深入学习了计算机图形学的相关知识和技

术，并通过实际操作实现了多种有趣的图形学效果。这些算法和

技术在计算机游戏、虚拟现实和电影制作等领域有着广泛的应用。

计算机图形学的研究和发展将进一步推动数字媒体和可视化技术

的创新和进步。

参考文献

[1]Foley,J.D.,vanDam,A.,Feiner,S.K.,Hughes,J.F.(1995).

ComputerGraphics:PrinciplesandPractice.Addison-Wesley

Professional.

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