lab07-3d-modeling 实验考点与编程专项练习#

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一、 核心知识点整理#

7.1 观察矩阵视角设置 (gluLookAt)#

• 相机的概念：将相机移到某个位置看往某个焦点，相机的参数决定了物体的摆放视图。
• gluLookAt 参数含义：
  • (eyex, eyey, eyez)：视点相机坐标位置。
  • (centerx, centery, centerz)：看向的目标焦点位置。
  • (upx, upy, upz)：相机竖直朝上的朝向向量（默认多为 $Y$ 轴正方向 (0.0, 1.0, 0.0)）。

7.2 几何形体产生 (二次曲面与球体)#

• 二次曲面库 (GLU Quadrics)：
  • OpenGL 无法直接绘制曲面结构，需要借助二次曲面指针变量。
• 步骤：
  1. 分配状态指针：GLUquadricObj* sphere = gluNewQuadric();
  2. 执行曲面渲染：gluSphere(sphere, radius, slices, stacks)（定义半径、切片和高度网格线条数）。
  3. 销毁防止泄漏：gluDeleteQuadric(sphere)。

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二、 编程填空专项练习#

7.1 Viewpoint 观察相机位置练习#

#include <GL/freeglut.h>

void display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();

    // 1. 设置观察相机：位置点位于 (0, 0, 5)，看向原点 (0, 0, 0)，
    // 相机自身正上方向量指向 Y 轴正半轴 (0.0, 1.0, 0.0)
    (1)

    // 2. 绘制一个大小为 1.0 的网格线框茶壶
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 红色线框
    (2)

    glutSwapBuffers();
}

1. (1) 处需要填入的视点观察矩阵设置代码为：（　　）

• A. gluLookAt(0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 1.0, 0.0);
• B. gluLookAt(0.0, 0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
• C. gluLookAt(0.0, 5.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0);
• D. glViewport(0, 0, 5, 0);

2. (2) 处绘制线框茶壶的内置 GLUT 函数为：（　　）

• A. glutSolidTeapot(1.0);
• B. glutWireTeapot(1.0);
• C. glutWireSphere(1.0, 20, 20);
• D. glutWireCube(1.0);

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7.2 GLU 二次曲面球体生成练习#

#include <GL/freeglut.h>

void drawSphere(void)
{
    // 3. 申请分配二次曲面对象指针
    GLUquadricObj* quad = (3);

    glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f); // 青色

    // 4. 渲染一个球体，半径为 2.0f，横纵网格细分密度都为 30
    (4)

    // 5. 释放释放曲面对象占用的内存，防止泄露
    (5)
}

3. (3) 处需要填入的二次曲面初始化函数为：（　　）

• A. gluSphere();
• B. gluNewQuadric();
• C. new GLUquadricObj();
• D. malloc(sizeof(GLUquadricObj));

4. (4) 处执行球体渲染的函数代码为：（　　）

• A. gluSphere(quad, 2.0f, 30, 30);
• B. glutWireSphere(2.0, 30, 30);
• C. gluSphere(2.0f, 30, 30, quad);
• D. glutSolidSphere(2.0, 30, 30);

5. (5) 处销毁释放二次曲面指针对象的代码为：（　　）

• A. free(quad);
• B. delete quad;
• C. gluDeleteQuadric(quad);
• D. quad = NULL;

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三、 答案与解析#

7.1 练习解析#

【参考答案与解析】

1. 答案：B

• 解析：gluLookAt 前三个参数是眼睛位置，即 (0, 0, 5)；中间三个参数是观察的参考焦点，即 (0, 0, 0)；最后三个参数是相机的正上方向量，即 (0, 1, 0)。

2. 答案：B

• 解析：glutWireTeapot(size) 用于绘制线框结构的茶壶模型。

7.2 练习解析#

【参考答案与解析】

3. 答案：B

• 解析：二次曲面的申请分配必须通过专有函数 gluNewQuadric() 来执行并返回相应指针。

4. 答案：A

• 解析：gluSphere(quad, radius, slices, stacks) 的第一个参数必须是创建好的 GLUquadricObj 状态指针。

5. 答案：C

• 解析：二次曲面所占用的内存必须通过 gluDeleteQuadric(quad) 专用函数完成清理，不能直接使用 free 或 delete。