探索计算机图形学编程：VC+MFC实践指南

在探讨计算机图形学的上机程序开发时，使用Visual C++结合MFC（Microsoft Foundation Classes）是一种常见的实践方式。Visual C++是微软推出的一个集成开发环境（IDE），支持C++语言，它被广泛用于应用程序的开发，特别是对于需要图形用户界面（GUI）的应用程序而言。MFC则是一套封装了Windows API的C++类库，提供了一套面向对象的框架，可以简化Windows应用程序的开发过程。 ### 1. 计算机图形学基础 计算机图形学是研究如何使用计算机技术生成、处理、存储和显示图形信息的学科。它包括图形算法、图形硬件、图形软件以及用户界面和交互技术等多方面内容。在计算机图形学中，基本的图形操作包括但不限于： - 点、线、面、体的绘制 - 基本几何图形如圆形、椭圆的绘制 - 渲染技术，例如光照模型、纹理映射、阴影、反走样等 - 图形变换，包括平移、旋转、缩放等 - 投影技术，如正射投影和透视投影 - 动画制作和关键帧技术 ### 2. VC和MFC在图形学中的应用 在使用VC和MFC开发图形程序时，可以利用MFC提供的视图类（CView）和设备上下文类（CDC）来完成图形的绘制工作。设备上下文对象是MFC中用于描述输出设备特征的抽象，它类似于GDI（图形设备接口）中的HDC（设备上下文句柄）。利用CDC类提供的各种方法，比如MoveTo()、LineTo()、Circle()等，可以绘制基础图形。而视图类则作为承载图形的平台，它与窗口框架相关联，并处理用户交互。 ### 3. VC和MFC实现上机作业的关键点 #### 3.1 画线 在VC和MFC环境下，画线是一个基础操作，通常会使用CDC类中的MoveTo()和LineTo()函数来实现。MoveTo()函数确定起始点，而LineTo()函数则根据当前绘图位置绘制一条直线到指定终点。 #### 3.2 画圆 画圆可以使用CDC类中的Circle()函数或Arc()函数。Circle()函数以指定的点为中心，绘制一个圆形。而Arc()函数则可以绘制圆弧，如果圆弧起始点和结束点相连，则形成一个圆形。 #### 3.3 动画 在MFC中实现动画效果，可以通过定时器（SetTimer函数）和在OnTimer事件中刷新视图的方法来完成。动态更新视图中的图形，比如移动一个图形对象或者改变其形状，结合定时器周期性触发事件，可以产生动画效果。 #### 3.4 坐标变换 坐标变换在图形学中是核心概念之一，涉及点、线、面等图形元素在二维或三维空间中的位置变化。MFC提供了相应的变换函数，比如CDC类的LPtoDP()和DPtoLP()，这两个函数分别用于逻辑坐标到设备坐标的转换和设备坐标到逻辑坐标的转换。此外，CDC类还提供了TranslateTransform()、ScaleTransform()、RotateTransform()等函数来进行平移、缩放和旋转变换。 ### 4. 相关知识点深化 - **GDI和GDI+**: GDI（图形设备接口）是Windows用来处理图形输出的一套API，它负责将应用程序创建的图形和图像与输出设备（如显示器和打印机）的特性进行映射。GDI+是GDI的扩展和增强，提供了更多的图形处理功能。 - **面向对象编程（OOP）**: 在计算机图形学编程中，面向对象编程是一种十分重要的范式，它通过使用类和对象来组织代码，有助于管理复杂性，并使得代码更易于理解和维护。 - **事件驱动编程**: MFC框架基于消息映射机制实现了事件驱动编程，这使得程序能够响应用户操作，如鼠标点击、键盘输入等。 - **MFC文档/视图架构**: MFC提供了一种文档/视图架构，通过这种架构，可以将数据（文档）和数据的可视化（视图）分离，提高应用程序的模块化和重用性。 - **实时渲染与离线渲染**: 在动画制作中，实时渲染通常要求快速的图形处理能力，以保证帧率，而离线渲染则可以使用更多时间来计算复杂的光照和阴影效果。 ### 5. 结语 计算机图形学的上机程序实践不仅要求理解相关的理论知识，还需要通过编程实践来加深理解。VC和MFC提供了一个有效的平台，让学生能够将图形学的基本原理应用于实际的编程任务中，通过画线、绘制圆形、创建动画和实施坐标变换等基础操作，可以为学习更高级的图形处理技术打下坚实的基础。