计算机图形学头歌实训平台答案——CG1-v2.0-直线绘制

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 第1关：直线光栅化-DDA画线算法

任务描述

1.本关任务

(1)根据直线DDA算法补全line函数，其中直线斜率0<k<1； (2)当直线方程恰好经过P(x,y)和T(x,y+1)的中点M时，统一选取直线上方的T点为显示的像素点。

2.输入

(1)直线两端点坐标:(13, 20)和(180,140); (2)直线颜色为白色。

3.输出

程序运行结果为一条直线，具体结果如下图所示：

整体代码如下：

#include "tgaimage.h"const TGAColor white = TGAColor(255, 255, 255, 255);const TGAColor red = TGAColor(255, 0, 0, 255);void line(int x0, int y0, int x1, int y1, TGAImage &image, TGAColor color){    // Please add the code here    /********** Begin ********/    int x;    float y, k;    k = (float)(y1 - y0) / (float)(x1 - x0);    y = y0;    for (x = x0;x <= x1;x++)    {        image.set(x, int(y + 0.5f),color);        y = y + k;    }    /********** End *********/}int main(int argc, char** argv){TGAImage image(640,480, TGAImage::RGB);line(13, 20, 180, 140, image, white);image.flip_vertically(); // i want to have the origin at the left bottom corner of the imageimage.write_tga_file("../img_step1/test.tga");return 0;}

 为防止一些刘亦菲和吴彦祖们看不出来，那小Mo就把更加简洁的代码放到下面啦

（有木有很贴心，还不给小Mo点个关注鼓励一下🥰）

（begin和end之间的代码）：

代码段一：

   /********** Begin ********/

    int x;

    float y, k;

    k = (float)(y1 - y0) / (float)(x1 - x0);

    y = y0;

    for (x = x0;x <= x1;x++)

    {

        image.set(x, int(y + 0.5f),color);

        y = y + k;

    }

    /********** End *********/

第2关：直线光栅化-中点画线算法

任务描述

1.本关任务

(1)根据直线中点画线算法补全line函数，其中直线斜率0<k<1，并将main函数中的line函数参数补充完整; (2)当直线方程恰好经过P(x,y)和T(x,y+1)的中点M时，统一选取直线上方的T点为显示的像素点。

2.输入

(1)直线两端点坐标:(100, 100)和(520,300); (2)直线颜色为红色。

3.输出

程序运行结果为一条直线，具体结果如下图所示

整体代码如下：

#include "tgaimage.h"const TGAColor white = TGAColor(255, 255, 255, 255);const TGAColor red = TGAColor(255, 0, 0, 255);void line(int x1, int y1, int xn, int yn, TGAImage &image, TGAColor color){    // Please add the code here    /********** Begin ********/    int dx,dy,dt,db,d,x,y;        dx = xn - x1;        dy = yn - y1;        d = dx - 2*dy;        dt = 2*dx - 2*dy;        db = -2*dy;        x = x1;y = y1;        image.set(x,y,color);        while (x < xn)        {            if (d <= 0)            {    x++;                y++;                d += dt;                }        else        {            x++;            d += db;        }        image.set(x,y,color);        }    /********** End *********/}int main(int argc, char** argv){TGAImage image(640,480, TGAImage::RGB);    // Please add the code here    /********** Begin ********/line( 100, 100 , 520 , 300 , image, red );    /********** End *********/image.flip_vertically(); // i want to have the origin at the left bottom corner of the imageimage.write_tga_file("../img_step4/test.tga");return 0;}

按照小Mo惯例，还是把需要填写的代码段po出来喽~

代码段一：

 /********** Begin ********/

    int dx,dy,dt,db,d,x,y;

        dx = xn - x1;

        dy = yn - y1;

        d = dx - 2*dy;

        dt = 2*dx - 2*dy;

        db = -2*dy;

        x = x1;y = y1;

        image.set(x,y,color);

        while (x < xn)

        {

            if (d <= 0)

            {    x++;

                y++;

                d += dt;

                }

        else

        {

            x++;

            d += db;

        }

        image.set(x,y,color);

        }

    /********** End *********/

代码段二：

    /********** Begin ********/

    line( 100, 100 , 520 , 300 , image, red );

    /********** End *********/

 第3关：直线光栅化-Bresenham画线算法

任务描述：

1.本关任务

(1)根据直线Bresenham算法补全line函数，其中直线斜率0<k<1，并将main函数中的line函数参数补充完整; (2)当直线方程恰好经过P(x,y)和T(x,y+1)的中点M时，统一选取直线上方的T点为显示的像素点。

2.输入

(1)直线两端点坐标:(20, 20)和(180,140); (2)直线颜色为白色。

3.输出

程序运行结果为一条直线，具体结果如下图所示：

整体代码如下：

#include "tgaimage.h"const TGAColor white = TGAColor(255, 255, 255, 255);const TGAColor red = TGAColor(255, 0, 0, 255);void line(int x0, int y0, int x1, int y1, TGAImage &image, TGAColor color){    // Please add the code here    /********** Begin ********/    int dx = x1 - x0;    int dy = y1 - y0;    int y = y0;    int d = -dx;    for(int x = x0;x <=x1;x++)    {        image.set(x,y,color);        d = d + 2*dy;        if(d >= 0)        {            y++;            d = d - 2*dx;        }    }    /********** End *********/}int main(int argc, char** argv){TGAImage image(640,480, TGAImage::RGB);    // Please add the code here    /********** Begin ********/line( 20, 20 , 180 , 140 , image, white  );    /********** End *********/image.flip_vertically(); // i want to have the origin at the left bottom corner of the imageimage.write_tga_file("../img_step2/test.tga");return 0;}

同样，小Mo还是会把需要填写的代码段po出来哒~

代码段一：

    /********** Begin ********/

    int dx = x1 - x0;

    int dy = y1 - y0;

    int y = y0;

    int d = -dx;

    for(int x = x0;x <=x1;x++)

    {

        image.set(x,y,color);

        d = d + 2*dy;

        if(d >= 0)

        {

            y++;

            d = d - 2*dx;

        }

    }

    /********** End *********/

代码段二：

    /********** Begin ********/   

   line( 20, 20 , 180 , 140 , image, white  );

    /********** End **********/

第4关：直线光栅化-任意斜率的Bresenham画线算法

任务描述：

1.本关任务

(1)根据直线Bresenham算法补全line函数以绘制白色直线，其中直线斜率为任意情况。 (2)当直线方程恰好经过P(x,y)和T(x,y+1)的中点M时，统一选取直线上方的T点为显示的像素点。

2.输入

代码将自动输入一个OBJ三维人头模型，具体模型如下图：

3.输出

若编写的任意斜率的Bresenham画线算法代码正确，则程序会将模型转换为线条图片，具体结果如下图所示：

整体代码如下：

#include "tgaimage.h"#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <vector>#include "model.h"#include "geometry.h"const TGAColor white = TGAColor(255, 255, 255, 255);const TGAColor red = TGAColor(255, 0, 0, 255);Model *model = NULL;const int width = 800;const int height = 800;void line(int x0, int y0, int x1, int y1, TGAImage& image, TGAColor color){    // Please add the code here    /********** Begin ********/    bool steep = false;        if (abs(x0 - x1) < abs(y0 - y1))        {            std::swap(x0,y0);            std::swap(x1,y1);            steep = true;        }        if (x0 > x1)        {            std::swap(x0,x1);            std::swap(y0,y1);        }        int dx = x1 - x0;        int dy = abs(y1 - y0);        int y = y0;        int d = -dx;        for(int x = x0;x <= x1;x++)        {            if(steep)                image.set(y,x,color);            else                image.set(x,y,color);            d = d + 2*dy;            if(d >= 0)            {                y += (y1 > y0 ? 1:-1);                d = d - 2*dx;            }        }    /********** End *********/}int main(int argc, char** argv){model = new Model("african_head.obj");TGAImage image(width, height, TGAImage::RGB);for (int i = 0; i < model->nfaces(); i++) {std::vector<int> face = model->face(i);for (int j = 0; j < 3; j++) {Vec3f v0 = model->vert(face[j]);Vec3f v1 = model->vert(face[(j + 1) % 3]);int x0 = (v0.x + 1.)*width / 2.;int y0 = (v0.y + 1.)*height / 2.;int x1 = (v1.x + 1.)*width / 2.;int y1 = (v1.y + 1.)*height / 2.;line(x0, y0, x1, y1, image, white);}}image.flip_vertically(); // i want to have the origin at the left bottom corner of the imageimage.write_tga_file("../img_step3/test.tga");delete model;return 0;}

同样，小Mo还是会把需要填写的代码段po出来哒~

代码段一：

    /********** Begin ********/

    bool steep = false;

        if (abs(x0 - x1) < abs(y0 - y1))

        {

            std::swap(x0,y0);

            std::swap(x1,y1);

            steep = true;

        }

        if (x0 > x1)

        {

            std::swap(x0,x1);

            std::swap(y0,y1);

        }

        int dx = x1 - x0;

        int dy = abs(y1 - y0);

        int y = y0;

        int d = -dx;

        for(int x = x0;x <= x1;x++)

        {

            if(steep)

                image.set(y,x,color);

            else

                image.set(x,y,color);

            d = d + 2*dy;

            if(d >= 0)

            {

                y += (y1 > y0 ? 1:-1);

                d = d - 2*dx;

            }

        }

    /********** End *********/

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