实验六 2D图形变换
ZZU的学弟学妹们不要抄作业哦~(｀Д´)
一、实验目的
1.了解和掌握2D图形变换：学会使用OpenGL平移、旋转和比例缩放函数，掌握基本图形变换和复合图形变换实现的方法。
2.综合运用2D图形变换函数、人机交互函数，设计2D交互图形程序。
二、实验内容
要求使用OpenGL几何变换函数改写代码。
1）使用glTranslatef()函数，实现2D图形平移，可以改写实验二的矩形交互移动程序，如图6-1。
a）平移前 b）平移后
图6-1 平移变换
2）使用glRotatef()函数，实现2D图形绕平面固定点旋转，可以改写实验三的六边形旋转程序，如图6-2。
a）旋转前 b）旋转后
图6-2 旋转变化
3）使用glScalef()函数，实现绕固定点缩放2D图形，在前面程序的基础上设计修改，如图6-3。
a）缩放前 b）缩放后
图6-3 比例变换
4）修改代码，使得一面带杆小三角红旗沿着杆底不断旋转，如图6-4
图6-4 旋转的小红旗
5）正六边形边旋转边放大，放大到接近整个显示屏后再不停缩小，如此往复。
三、参考函数
1.glTranslatef(x,y,z);//x、y、z分别代表x、y、z方向的平移量，对于2D图形，z=0
2.glRotatef(Q,x,y,z);//Q为逆时针方向旋转的角度度数（0~360），（x,y,z）为旋转轴的方向矢量，(x,y,z)=（0,0,1）时代表沿z轴方向旋转；(x,y,z)=（1,0,0）时代表沿x轴方向旋转；(x,y,z)=（0,1,0）时代表沿y轴方向旋转。
3.glScalef(x,y,z);//x、y、z分别表示x、y、z方向的比例因子。对于2D图形，z=0。比例因子取-1时，产生对称变换。
四、代码示例
1.某图形沿水平方向和垂直方向分别平移Tx、Ty段距离。
清屏
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//设置矩阵模式为模型变换模式，表示在世界坐标系下
glLoadIdentity();//将当前矩阵设置为单位矩阵
glTranslatef(Tx,Ty,0)
DrawSomeShape();
刷新
2.某图形绕任意点（cx，cy）旋转ALPHA角度。
清屏
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//设置矩阵模式为模型变换模式，表示在世界坐标系下
glLoadIdentity();//将当前矩阵设置为单位矩阵
glTranslatef(cx,cy,0)//平移回去
glRotatef(ALPHA,0,0,1);//绕原点旋转ALPHA角度
glTranslatef(-cx,-cy,0)//平移回原点
DrawSomeShape();
刷新
3.某图形绕任意点（cx,cy）缩放Sx、Sy比例因子。
清屏
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//设置矩阵模式为模型变换模式，表示在世界坐标系下
glLoadIdentity();//将当前矩阵设置为单位矩阵
glTranslatef(cx,cy,0)//平移回去
glScalef(Sx,Sy,1);//绕原点水平缩放系数Sx，垂直缩放系数Sy
glTranslatef(-cx,-cy,0)//平移回原点
DrawSomeShape();
刷新
五、思考题
1.绕某个固定点旋转时，代码的顺序改写为：
glTranslatef(-cx,-cy,0)//平移回原点
glRotatef(ALPHA,0,0,1);//绕原点旋转ALPHA角度
glTranslatef(cx,cy,0)//平移回去
图形将变成怎样？
答：图形形状不变，但是位置会改变。因为因为glTranslatef的变换是以当前位置来变换的，也就是说用的是相对坐标而不是绝对坐标。
2.绕某个固定点进行比例缩放时，代码的顺序改写为：
glTranslatef(-cx,-cy,0)//平移回原点
glScalef(Sx,Sy,1);//绕原点水平缩放系数Sx，垂直缩放系数Sy
glTranslatef(cx,cy,0)//平移回去
图形将变成怎样？为什么？
答：会缩放，但是位置会改变。因为缩放是相对于原点进行的，而不是自身的中心。当平移后再缩放，再平移回去，会改变坐标。
六、完整代码
#include
#include
#include
#include"math.h"
#define PI 3.1415926
int n = 6,flag=0;
float R = 0.5,theta=0,sx=1,sy=1;
void myidle()
{
theta += 1.0;
Sleep(5);
if (theta >= 360) theta -= 360;
/*if (sx >= 2.83) flag = 1;
if (sx <= 0.1) flag = 0;
if (flag == 0)
{
sx *= 1.01, sy *= 1.01;
}
if(flag==1)
{
sx *= 0.99, sy *=0.99;
}*/
glutPostRedisplay();
}
void display(void)
{
glClearColor(1, 1, 1, 1);//设置清屏颜色
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);//刷新颜色缓存区
glColor3f(0, 0, 0); //设置黑色绘图颜色
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);//设置矩阵模式为模型变换模式，表示在世界坐标系下
glLoadIdentity();//将当前矩阵设置为单位矩阵
glTranslatef(-0.5, -0.5, 0);//平移回原点
glScalef(0.5, 0.5, 1);//绕原点水平缩放系数Sx，垂直缩放系数Sy
//glTranslatef(0.5, 0.5, 0);//平移回去
//glTranslatef(0.5, 0.5, 0);//平移
//glRotatef(45, 0, 0, 1);//绕z轴旋转45°
//glScalef(0.5, 0.5, 0);//缩小
//glRotatef(theta, 0, 0, 1);//绕z轴不停旋转
//glScalef(sx, sy, 0);//放大
glRectf(-0.5, -0.5,0.5,0.5);//矩形
/*glBegin(GL_POLYGON); //六边形
for (int i = 0; i < n; i++)
glVertex2f(R*cos(i * 2 * PI / n), R*sin(i * 2 * PI / n));
glEnd();
*/
/*
glColor3f(1, 0, 0); //画小红旗
glBegin(GL_LINES);
glVertex2f(0, 0);
glVertex2f(0, 0.7);
glEnd();
glBegin(GL_TRIANGLES);
glVertex2f(0, 0.8);
glVertex2f(0.4, 0.8);
glVertex2f(0, 0.5);
glEnd();
*/
glFlush();//刷新命令队列和缓存区，使所有尚未执行的OpenGL命令得到执行
}
int APIENTRY wWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);
char *argv[] = { "hello "," " };
int argc = 2;
glutInit(&argc, argv); //初始化GLUT库；
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB); //设置显示模式；（缓冲，颜色类型）
glutInitWindowSize(300, 300);//绘制窗口大小
glutInitWindowPosition(1024 / 2 - 250, 768 / 2 - 250);//窗口左上角在屏幕的位置
glutCreateWindow("hello"); //创建窗口，标题为“hello”；
glutDisplayFunc(display); //显示回调函数用于绘制当前窗口；
glutIdleFunc(myidle);
glutMainLoop(); //表示开始运行程序，用于程序的结尾；
return 0;
}