该软件基于Qt 5.14.2 MinGW 64-bit编译构建，实现功能有图元符号类设计、图元符号的平移/旋转/缩放操作、“橡皮筋”线条绘制设计、“橡皮擦”图形擦除设计、线条绘制（DDA/中点画线/布莱森汉姆画线算法）、矩形/圆形绘制算法、闭合多边形填充算法（扫描线有序边表法/扫描线种子填充法/种子填充法）、程序用户界面设计以及人机交互设计。 基于Qt和计算机图形学设计的小画家画板软件是一个集成了多种图形学算法和人机交互功能的编程项目。软件利用Qt框架，特别是5.14.2版本的MinGW 64-bit环境进行开发，这表明了软件开发所依赖的开发工具和平台。Qt是一个跨平台的应用程序和用户界面框架，广泛用于C++语言开发，它提供了一系列丰富的控件和工具用于创建图形用户界面。 软件的核心功能包括图元符号类的设计，这涉及到图形学中的基本图形元素，如点、线、圆等的表示方法。这些基本元素可以进行平移、旋转和缩放操作，用户可以根据需要对画布上的图形进行调整和变形。此外，“橡皮筋”线条绘制设计是一个用户界面特性，它允许用户在绘制过程中看到线条的预览效果，直到释放鼠标按钮为止，这一功能提升了绘图过程的直观性和用户体验。 “橡皮擦”图形擦除设计则是另一个用户交互功能，用户可以指定区域删除已经绘制的图形，类似于真实的橡皮擦作用。在算法层面，小画家画板软件实现了多种线条绘制算法，包括DDA算法、中点画线算法和布莱森汉姆画线算法，这些算法均用于优化直线的绘制过程。直线是计算机图形学中最为基本的图形元素之一，其绘制效率直接影响到整个绘图软件的性能。 软件还提供了矩形和圆形的绘制算法，这使得用户可以方便地绘制这两种基本图形。除了基本图形，闭合多边形的填充算法也是软件的一大亮点。软件实现了扫描线有序边表法、扫描线种子填充法和种子填充法等多种填充技术，这些技术可以对图形内部进行填充，创造出具有视觉立体感和层次感的效果。填充算法在计算机图形学中是一个重要的分支，它们决定了图形的最终视觉表现。 程序用户界面设计是软件的一个重要组成部分，它决定了用户与软件交互的方式和效率。一个好的用户界面设计可以使用户更容易上手，并且减少在绘图过程中的误操作。人机交互设计则进一步强化了这一点，通过优化按钮布局、快捷键设置和交互逻辑，软件可以更加高效地响应用户的操作意图。 该小画家画板软件是一个集成了计算机图形学知识、用户界面设计和人机交互设计的综合应用。它不仅适用于图形学研究和学习，还可以作为一款实用的绘图工具，帮助用户在计算机上进行艺术创作或者日常绘图工作。软件的开发展示了Qt框架在跨平台软件开发中的强大能力和灵活性，同时也体现了计算机图形学在实际应用中的广泛作用。

一、OpenGL 简介 OpenGL（Open Graphics Library）是图形领域的工业标准，是一套跨编程语言、跨平台、专业的图形编程（软件）接口。它用于二维、三维图像，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。它与硬件无关，可以在不同的平台如 Windows、Linux、Mac、Android、IOS 之间进行移植。因此，支持 OpenGL 的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用（比如 PS 在部分功能和操作中使用 OpenGL 加速，以提高图像处理和渲染的性能）。 二、OpenGL 的主要特性 1. 低层次的渲染 API：OpenGL 提供了直接与图形硬件进行交互的能力。这使得它非常强大，因为它可以充分利用图形处理器（GPU）的性能。然而，这也意味着使用 OpenGL 需要对计算机图形学有深入的理解。

实验目的 （1）掌握Cohen-Sutherland直线段裁剪算法的直线段端点编码原理。 （2）掌握“简取”、“简弃”和“求交”的判断方法。 （3）掌握直线段与窗口边界交点的计算公式。 实验结果 （1）在屏幕中心建立二维坐标系Oxy,x轴水平向右为正，y轴垂直向上为正。 （2）以屏幕客户区中心为中心绘制矩形线框图，以此代替裁剪窗口，线条颜色自定义。 （3）工具栏上的“绘图”按钮有效，拖动鼠标绘制直线。 （4）使用“裁剪”按钮对窗口内的直线段进行裁剪并在窗口内输出裁剪后的直线段。

内容概要：把图形的填充转换为扫描线从上往下扫描填充，这时我们只需要判断每一条扫描线与图形的交点，而我们可以根据扫描线的连贯性，对交点进行排序，第1个点与第2个点之间，第3个点与第4个点之间..... 依照此原理可以对图形进行扫描线算法扫描转换多边形，其中在判断上述交点时，还会出现扫描线与边重合、扫描线与边的交点为顶点等现象。 目的： 1理解多边形填充的目的 2掌握多边形的各种填充算法 3动态链表的排序算法

在本项目"基于C++和Qt的图形学渲染管线.zip"中，开发者使用了C++编程语言和Qt框架来实现了一套图形学渲染管线。这是一个常见的技术实践，特别是在游戏开发、计算机图形学教学以及可视化应用中。以下是关于这个主题的详细知识讲解： 1. **C++**: C++是一种静态类型的、编译式的、通用的、大小写敏感的、不仅支持过程化编程，也支持面向对象编程的程序设计语言。它的高效性和灵活性使其成为构建高性能图形处理软件的理想选择。 2. **Qt框架**: Qt是一个跨平台的应用程序开发框架，由Qt公司开发，主要用于C++编程。它提供了丰富的API，用于创建用户界面，同时支持图形视图框架，非常适合构建图形渲染应用。 3. **图形学渲染管线**: 渲染管线是计算机图形学中的核心概念，它将复杂的3D图形处理任务分解为一系列可管理的步骤。典型的渲染管线包括：顶点处理（顶点坐标变换、光照计算等）、几何处理（多边形裁剪、遍历图元）、光栅化（将几何数据转换为像素）、纹理映射和像素着色等阶段。 4. **OpenGL或QOpenGL**: 在Qt中，通常使用QOpenGLWidget或QOpenGLFunctions来访问和利用OpenGL功能，OpenGL是一个跨语言、跨平台的编程接口，用于渲染2D、3D矢量图形。开发者可能已经通过这些接口实现了自定义的渲染管线。 5. **顶点着色器**: 顶点着色器负责处理输入的顶点数据，如位置、颜色、法线等，可以进行坐标变换、视口变换等操作。这些计算在GPU上执行，提高了效率。 6. **片段着色器**: 片段着色器则在光栅化后对像素级别的颜色进行计算，如光照效果、纹理混合等，最终决定了屏幕上每个像素的颜色。 7. **深度测试**: 渲染管线中，深度测试用于确定哪些像素应该被绘制在前面，哪些应该被隐藏在后面，以确保正确的视觉层次感。 8. **纹理映射**: 通过纹理映射，3D模型可以具有丰富的表面细节。开发者可能会使用Qt的QOpenGLTexture类加载和应用纹理到3D模型上。 9. **课程设计与毕业设计**: 这个项目可能作为学生课程设计或毕业设计的一部分，目的是让学生理解和实践图形学的基本原理，提升C++和Qt的实际运用能力。 在"SJT-code"这个文件中，很可能包含了项目的源代码，读者可以通过阅读和分析代码来深入理解上述知识点。理解并掌握这些内容对于想要进入游戏开发、图形应用或者相关领域的开发者来说是非常有价值的。

共8个实验： 实验1-绘制任意斜率直线、 实验2-多边形有效边表填充、 实验3-二维图形几何变换算法、 实验4-直线段裁剪算法、 实验5-制作动态三视图、 实验6-动态绘制Bezier曲线、 实验7-球面地理划分线框模型消隐、 实验8-球面Gouruad光照模型

在VC++6.0下绘制直线的DDA算法，BERHAM算法，中点算法，绘制圆和椭圆的各种算法，填充的4种算法，裁剪的各种算法，以及贝塞尔曲线的绘制和实时动画。

实验一 基于着色器的二维图形绘制 1.在 VC++ 环境下 ，练习利用 OpenGL 绘制三角形的程序。 2.编程实现绘制多个不同效果的五角星。 实验二 基于着色器的二维图形几何变换 1. 五角星实现以任意角度在矩形框内部滚动，与边界碰撞时发生的反弹参考台球在桌案上的滚动效果。 2. 实现矩形框内一个五角星的连续放缩（大小变化）。 3. 两个五角星不能互相穿越，发生碰撞时能够实现反弹，反弹参考台球在桌案上的滚动效果。 实验三 简单三维虚拟场景漫游 1. 以所提供代码范例为基础，丰富三维场景。 2. 三维交互漫游 实验四 光照模型及设置 1.为三维场景添加光照功能，光源用同颜色的小球体表示。 2.通过键盘按键交互实现光源的移动。移动光源时，能看到物体表面颜色的变化。 3.实现物体表面具有纹理和颜色两种模式下的光照效果。 以上效果实现大差不差。

计算机图形学相关算法，包括画直线，画多边形，画圆，插入字符，填充图形，可以选择不同的画笔宽度和画笔颜色等等

一、 主菜单的菜单项 基本图形绘制、图形变换、自由曲线绘制、图形裁剪和图形填充 二、 二级子菜单（基本图形绘制） 1. 直线绘制： 1）DDA 绘制直线 2）Bresenham 绘制直线 3）改进的 Bresenham 绘制直线 4）系统库函数绘制直线——直线线宽、线形设计 2. Bresenham 绘制圆 3. Bresenham 绘制椭圆 4. 矩形的绘制 5. 多边形的绘制 三、 二级子菜单（图形变换） 1. 基本图形变换 1）平移变换 2）比例变换 3）错切变换 4）对称变换 5) 旋转变换 2. 复合变换 1）两次复合比例变换 2）两次复合旋转变换 3. 相对第一象限中一个参考点的错切和等比例变换 4. 相对 y=3x 直线的旋转 60°变换 四、 二级子菜单（自由曲线绘制） 1. 四次 Bezier 曲线绘制 2. 三次 B 样条曲线 3. 二次 Bezier 曲线的拼接 五、 二级菜单（图形裁剪和图形填充） 1. 图形裁剪 2. 图形填充