計算機圖形學(xué)課程設(shè)計-- 彈跳的彩球動畫

1、<p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　題目： 彈跳的彩球動畫 </p><p>　　課程設(shè)計任務(wù)書及成績評定</p><p>　課程設(shè)計的內(nèi)容和具體要求1．設(shè)計內(nèi)容：彈跳的球體：一個著色的三維球體，沿著一條給定的軌道(正弦衰弱曲線)不斷彈跳并同時翻滾，要求按ESC停止轉(zhuǎn)

2、動翻滾按↑加快彈跳速度，按↓減慢彈跳速度。2．設(shè)計要求：球體在屏幕上不斷地連續(xù)彈跳并同時翻滾，按↑加快移動速度，按↓減慢移動速度。</p><p><b>　　一、摘要</b></p><p>　　本課題實現(xiàn)一個著色的三維小球在一定的空間內(nèi)按照一條給定的軌道(正弦衰弱曲線)不斷彈跳并同時翻滾?？刂奇I為按ESC退出程序，按“↑”鍵完成運動加速，使得三維小球加快彈跳速度；

3、按“↓”鍵完成運動減速，使得三維小球減慢彈跳速度。并且小球在屏幕中連續(xù)不斷的按照給定的曲線函數(shù)跳動，且三維小球自身也要進行翻滾。</p><p>　　該程序的主要模塊分為如下部分：</p><p>　　操作控制部分：該部分主要是實現(xiàn)對屏幕的操作，達到功能要求中按“ESC”結(jié)束程序，按“↑”加快三維小球運動，按“↓”減慢三維小球的運動。</p><p>　　球體繪制部

4、分：該部分實現(xiàn)三維小球的繪制，其具體的是對三維球體的形狀、大小、經(jīng)緯線、以及在三維球體中填充顏色。</p><p>　　球體運動軌跡控制部分：該部分是確定球體在屏幕上的運動軌跡，從而達到程序要求的功能。通過該部分，我們可以任意的對球體的運動軌跡進行設(shè)定，使得三維小球的運動豐富多彩。</p><p>　　背景控制部分：通過該部分，我們可以設(shè)定三維小球在什么樣的背景下運動，對顏色的組合，使得背

5、景更加豐富，從而完善程序的運行界面，達到美觀的作用。</p><p>　　二、總體設(shè)計方案及主要設(shè)計原理</p><p><b>　　1．功能實現(xiàn)</b></p><p>　　通過運行程序，我們看到該程序的功能我們已經(jīng)基本實現(xiàn)，當(dāng)我們在三維小球在屏幕中按照預(yù)先給定的曲線函數(shù)路線進行運動，當(dāng)我們從鍵盤輸入“↑”時三維小球就加速運動。當(dāng)我們從鍵盤輸

6、入“↓”時，橢球體減速運動，按下“ESC”鍵就退出程序，最終達到了功能要求的目的。</p><p><b>　　2．流程圖</b></p><p>　　2．1函數(shù)qiu的流程圖</p><p>　　如圖1所示為函數(shù)qiu的流程圖：</p><p>　　圖1：函數(shù)qiu的流程圖 </p><p>　

7、　2．2繪制球體的程序流程圖</p><p>　　如圖2、圖3示為程序繪制球體的流程圖：</p><p>　　圖2：球體繪制程序流程圖1 </p><p>　　圖3：球體繪制程序流程圖2 </p><p><b>　　2．3主程序流程圖</b></p><p>　　圖4：主程序流程圖 </p

8、><p><b>　　3．主要算法</b></p><p>　　可用繪制三維曲面（規(guī)則曲面、參數(shù)方程為：x=Rsin(α)cos(β), y=Rsin(α)sin(β), z=Rcos(α),0≤α≤180,0≤β≤360）來設(shè)計球體的形狀，用軸測圖將它繪制到屏幕上，并對球面上的小方格進行填充，選擇5—10個不同方位的球體圖形用getimage()命令將它們的圖象保存；對

9、以后路徑上的圖形只需用命令Putimage()調(diào)出即可。其軌跡方程為：</p><p>　　z=A|sin(ωr+θ)|e-kr r=(x2+y2)1/2。</p><p><b>　　三、源程序代碼</b></p><p>　　#include"math.h"</p><p>　　#inclu

10、de"graphics.h"</p><p>　　#include"bios.h"</p><p>　　#include"conio.h"</p><p>　　#define ESC 283</p><p>　　#define PAGEUP 18688</p><

11、p>　　#define PAGEDOWN 20736</p><p>　　double f[4][4],xx,yy,zz,dd;</p><p>　　double x0[40][40],y0[40][40],z0[40][40];</p><p>　　int x[40][40],y[40][40],z[40][40],this;</p><

12、p>　　int scx(double xj)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int x;</b></p><p>　　x=(int)(xj+40);</p><p>　　return(x);</p><p><b>　　}

13、</b></p><p>　　int scy(double yj)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int y;</b></p><p>　　y=(int)(yj+60);</p><p>　　return(y);</p&

14、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void teq(double theta)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　double th;</p><p>　　th=theta*3.14159/180;</p><p&g

15、t;　　f[0][0]=0.87*cos(th); f[0][1]=0.0; f[0][2]=-0.35*cos(th)-0.71*sin(th); f[0][3]=0.0;</p><p>　　f[1][0]=-0.5; f[1][1]=0.0; f[1][2]=-0.61; f[1][3]=0.0;</p><p>　　f[2][0]=0.87*sin(th); f[2]

16、[1]=0.0; f[2][2]=-0.35*sin(th)+0.71*cos(th); f[2][3]=0.0;</p><p>　　f[3][0]=0.0; f[3][1]=0.0; f[3][2]=0.0; f[3][3]=1.0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　double affine

17、3x(double x,double y,double z,double d)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　xx=x*f[0][0]+y*f[1][0]+z*f[2][0]+d*f[3][0];</p><p>　　return(xx);</p><p><b>　　}</

18、b></p><p>　　double affine3z(double x,double y,double z,double d)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　zz=x*f[0][2]+y*f[1][2]+z*f[2][2]+d*f[3][2];</p><p>　　return(z

19、z);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void draw()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int i,j,m[8],rt;</p><p>　　setfillstyle(1,RED);</p><

20、;p>　　for(i=9;i>=0;i--)</p><p>　　for(j=19;j>=0;j--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(j%2==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　setfil

21、lstyle(1,RED);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else setfillstyle(1,BLUE);</p><p>　　m[0]=scx(x0[i][j]);m[1]=scy(z0[i][j]);</p><p>　　m[2]=scx(x0[i+1][j]);m[3]=scy(

22、z0[i+1][j]);</p><p>　　m[4]=scx(x0[i+1][j+1]);m[5]=scy(z0[i+1][j+1]);</p><p>　　m[6]=scx(x0[i][j+1]);m[7]=scy(z0[i][j+1]);</p><p>　　fillpoly(4,m);</p><p><b>　　}<

23、/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void qiu()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　double a=0.0,b=0.0;</p><p><b>　　int r=30;</b>&l

24、t;/p><p>　　int i=0,j=0,th;</p><p>　　for(i=0;i<=10;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<=20;j++)</p><p><b>　　{</b></p>

25、<p>　　x[i][j]=r*sin(a)*cos(b);</p><p>　　y[i][j]=r*sin(a)*sin(b);</p><p>　　z[i][j]=r*cos(a);</p><p>　　b=b+3.14159/10;</p><p><b>　　}</b></p><

26、;p>　　a=a+3.14159/10;</p><p><b>　　b=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　qiu1(int th,int u,int v)</p><p&

27、gt;<b>　　{</b></p><p><b>　　int i,j;</b></p><p>　　this=this+th;</p><p>　　teq(this);</p><p>　　for(i=0;i<=15;i++)</p><p>　　for(j=0;j

28、<=30;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　x0[i][j]=affine3x(x[i][j],y[i][j],z[i][j],1.0)+u;</p><p>　　z0[i][j]=affine3z(x[i][j],y[i][j],z[i][j],1.0)+v;</p><p>

29、<b>　　}</b></p><p><b>　　draw();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><

30、;p>　　int driver=VGA,mode=VGAMED;</p><p>　　initgraph(&driver,&mode," ");</p><p><b>　　qiu2();</b></p><p>　　closegraph();</p><p><b>

31、　　}</b></p><p><b>　　qiu2()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　int i=3,j=0,xw=0,yw=0,key,speed,dd=0,mm,xxw[200],yyw[200];</p><p>　　int xp[26]={

32、50,50,50,100,140,180,220,250,280,310,330,350,370,390,410,430,450,470,490,510,525,535,545,555,565};</p><p>　　int yp[26]={0,0,0,200,50,50,200,100,100,200,150,150,200,170,170,200,180,180,200,200,200,200,200,200

33、,200};</p><p>　　int xa,xb,xc,xd;</p><p>　　int ya,yb,yc,yd;</p><p>　　double t=0.5,tt=0.05;</p><p>　　xa=xp[0];xb=xp[1];xc=xp[2];xd=xp[3];</p><p>　　ya=yp[0];y

34、b=xp[1];yc=yp[2];yd=yp[3];</p><p><b>　　qiu();</b></p><p>　　outtextxy(100,100,"Press any key to start!");</p><p>　　qiu1(0,0,ya);</p><p><b>　　

35、getch();</b></p><p>　　for(j=0;i<26;j++)</p><p>　　{if(bioskey(1)==0){</p><p>　　if(j%2==0)</p><p>　　{setvisualpage(0);</p><p>　　delay(10000);</p&

36、gt;<p>　　setactivepage(1);</p><p>　　cleardevice();</p><p>　　setfillstyle(1,WHITE);</p><p>　　bar(0,260,700,320);</p><p>　　qiu1(-10,xw,yw);</p><p><

37、;b>　　if(t>=1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　xa=xp[i];xb=xp[i+1];xc=xp[i+2];xd=xp[i+3];</p><p>　　ya=yp[i];yb=yp[i+1];yc=yp[i+2];yd=yp[i+3];</p><p&

38、gt;<b>　　t=0;</b></p><p><b>　　i=i+3;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　xw=((-xa+3*xb-3*xc+xd)*t*t*t+(3*xa-6*xb+3*xc)*t*t+(-3*xa+3*xb)*t+xa);</p>

39、;<p>　　yw=((-ya+3*yb-3*yc+yd)*t*t*t+(3*ya-6*yb+3*yc)*t*t+(-3*ya+3*yb)*t+ya);</p><p><b>　　t=t+tt;</b></p><p>　　xxw[dd]=xw+40;</p><p>　　yyw[dd]=yw+60;</p>&l

40、t;p>　　for(mm=0;mm<dd;mm++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　line(xxw[mm],yyw[mm],xxw[mm+1],yyw[mm+1]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　dd++;

41、</b></p><p>　　outtextxy(200,100,"press ESC to exit");</p><p><b>　　if(i>=26)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i=3;</

42、b></p><p><b>　　j=0;</b></p><p><b>　　dd=0;</b></p><p><b>　　t=0.5;</b></p><p>　　xa=xp[0];xb=xp[1];xc=xp[2];xd=xp[3];</p><

43、;p>　　ya=yp[0];yb=yp[1];yc=yp[2];yd=yp[3];</p><p>　　cleardevice();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p&

44、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　setvisualpage(1);</p><p>　　delay(10000);</p><p>　　setactivepage(0);</p><p>　　cleardevice();</p><p>　　setfills

45、tyle(1,WHITE);</p><p>　　bar(0,260,700,320);</p><p>　　qiu1(-10,xw,yw);</p><p><b>　　if(t>=1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　xa=xp[

46、i];xb=xp[i+1];xc=xp[i+2];xd=xp[i+3];</p><p>　　ya=yp[i];yb=yp[i+1];yc=yp[i+2];yd=yp[i+3];</p><p><b>　　t=0;</b></p><p><b>　　i=i+3;</b></p><p><

47、b>　　}</b></p><p>　　xw=((-xa+3*xb-3*xc+xd)*t*t*t+(3*xa-6*xb+3*xc)*t*t+(-3*xa+3*xb)*t+xa);</p><p>　　yw=((-ya+3*yb-3*yc+yd)*t*t*t+(3*ya-6*yb+3*yc)*t*t+(-3*ya+3*yb)*t+ya);</p><p&

48、gt;<b>　　t=t+tt;</b></p><p>　　xxw[dd]=xw+40;</p><p>　　yyw[dd]=yw+60;</p><p>　　for(mm=0;mm<dd;mm++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lin

49、e(xxw[mm],yyw[mm],xxw[mm+1],yyw[mm+1]);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　dd++;</b></p><p>　　outtextxy(200,100,"press ESC to exit");</p><p&g

50、t;<b>　　if(i>=26)</b></p><p><b>　　{i=3;</b></p><p><b>　　j=0;</b></p><p><b>　　dd=0;</b></p><p><b>　　t=0.5;</b

51、></p><p>　　xa=xp[0];xb=xp[1];xc=xp[2];xd=xp[3];</p><p>　　ya=yp[0];yb=yp[1];yc=yp[2];yd=yp[3];</p><p>　　cleardevice();</p><p><b>　　}</b></p><p&

52、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else{</b></p><p>　　key=bioskey(0);</p><p>　　switch(key)</p><p><b>　

53、　{</b></p><p>　　case ESC:return;</p><p>　　case PAGEUP:tt=tt*2;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case PAGEDOWN:tt=tt/2;</p><p><b>　　b

54、reak;</b></p><p>　　defualt:break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　getch()

55、;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　四、測試及分析</b></p><p>　　該程序是彈跳的小球，程序?qū)懲曛筮\行程序，會看到下面的界面:</p><p>　　接著按照提示進行操作，就會出現(xiàn)彈跳的小球的最終效果，見下圖:</p>

56、<p><b>　　五、結(jié)束語</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.通過本次圖形學(xué)的課程設(shè)計，我學(xué)會了很多東西。以前那些似東非懂的知識，現(xiàn)在有很多已經(jīng)掌握了，原來根本沒聽過的東西也明白了很多，而且使我對C語言有了更進一步的認識和了解，要想學(xué)好它要重在實踐，

57、要通過不斷的上機操作才能更好地學(xué)習(xí)它，通過實踐，我也發(fā)現(xiàn)我的好多不足之處，如對C語言的一些標準庫函數(shù)不太了解，通過實踐，使我在這幾個方面的認識有所提高。</p><p>　　通過實踐的學(xué)習(xí)，我認到學(xué)好計算機要重視實踐操作，不僅僅是學(xué)習(xí)C語言，還是其它的語言，以及其它的計算機方面的知識都要重在實踐，所以后在學(xué)習(xí)過程中，我會更加注視實踐操作，使自己便好地學(xué)好計算機。</p><p>　　圖形學(xué)

58、中二維圖形處理的很重要的一塊是裁剪。裁剪的算法是三維圖形處理中消隱的基本算法，也是大型圖形處理中很重要的一塊，對于算法的正確性，效率都有很高的要求。在這次課程設(shè)計中，能夠選擇這個題目我很高興。學(xué)到了很多的知識。也曾為了一些技術(shù)問題頭疼過，但當(dāng)我真的想出了一個可行的解決方案時，那種欣喜是無法用語言表達的。 </p><p>　　不管怎么說，我覺得做這個課程設(shè)計，我是用了十分的努力的，我也從中獲得了極大的滿足