摘 要

随着计算机相关技术的发展，可视化教学软件、教学模块、课件等研制已是大势所趋。为了使学生更好地掌握计算机图形学中点、线、圆等基本图元绘制算法的原理及其实现，根据计算机图形学教学大纲的要求，设计计算机图形学基本图元绘制算法演示系统，旨在为学生提供学习算法的平台，让学生更好地理解图形学算法原理，进而提高计算机图形学算法教学质量。

本文详细的介绍了基本图元绘制算法演示系统的开发过程，以及其中用到的技术，主要实现了直线的DDA算法、中点画线算法、Bresenham算法还有圆的中点画圆法、Bresenham画圆法、正负法的演示。

在常见的算法演示中，直接生成最终图形，并不能确切看到数据变化的过程，系统可视化演示的目的，是如何让图形生成过程可见。因此，要解决两个问题，一个是如何延缓图形生成速度，第二由于单个像素很小，可视效果差，如何将其变大。该演示系统采用最新版本的 Eclipse Neon 作为开发工具，是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。Java是一门面向对象编程语言，不仅吸收了C 语言的各种优点，还摒弃了C 里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。

关键词：计算机图形学；Eclipse Neon ；Java；可视化

The design and implementation of the demo system based on the basic primitives

ABSTRACT

With the development of computer related technology, the development of visual teaching software, teaching modules, courseware and so on has become the trend of the times. In order to enable students to better grasp the principle of computer graphics of point, line and circle the basic rendering algorithm and its implementation, according to the syllabus of computer graphics, basic graphic design computer graphics rendering algorithm demonstration system, which aims to provide learning platform for students, let the students have a better understanding of graphics algorithm principle, and then improve the algorithm in computer graphics the quality of teaching.

This paper introduces the development process of the basic graphics rendering algorithm demonstration system, and the technology used, mainly realizes the linear DDA algorithm, the midpoint line drawing algorithm, Bresenham algorithm and circle the midpoint drawcircle, Bresenham circle method, positive and negative demonstration method.

In the common algorithm demonstration, the final graphics are generated directly, and the process of data change can not be seen exactly. The purpose of visual demonstration is how to make the graph generation process visible.Therefore, to solve the two problem, one is how to slow down the speed of graphic creation. Second, how can you make it larger because of the small size of a single pixel and the poor visual effects?. The demo system uses the latest version of Eclipse Neon as a development tool, and is an open source, Java based extensible development platform. Java is an object-oriented programming language, not only absorbed the advantages of C language, but also to abandon the C difficult to understand multiple inheritance, the pointer concept, so Java language is powerful and easy to use two features.

Key words：Computer graphics ;Eclipse Neon ; java; visualization

目 录

1 绪 论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究的主要内容与论文结构 2

1.3.1 研究的主要内容 2

1.3.2 论文的组织结构 3

1.4 本章小结 3

2 系统开发的工具与相关的技术 4

2.1 Eclipse Neon 4

2.2 Java swing amp; 可视化AWT 4

2.3 本章小结 5

3 基本图元绘制算法分析 6

3.1 直线绘制算法 6

3.1.1 DDA生成直线 6

3.1.2 中点画线算法 7

3.1.3 Bresenham算法 8

3.2 圆的绘制算法 11

3.2.1 中点画圆算法 12

3.2.2 圆的Bresenham算法 13

3.3 椭圆的绘制 15

3.4 本章小结 19

4 演示系统详细设计及界面展示 20

4.1 系统主界面模块 20

4.2 演示界面 21

4.2.1 直线演示界面 21

4.2.2 画圆演示界面 22

4.3 系统的详细设计 23

4.3.1 系统的功能模块设计 23

4.3.2 模块的核心流程实现 23

4.4 本章小结 24

结 论 25

致 谢 26

1 绪 论

1.1 研究背景和意义

计算机图形学作为一门研究如何使用数字计算机生成、处理和显示图形的一门科学，随其在各科学领域的广泛运用，对于如何提高图元显示算法以及图形变换的探讨也成为了计算机图形学研究的一个重要课题。计算机图形学的教学目标要求学生具有坚实的数学理论基础和扎实的程序设计能力。由于计算机图形学的算法原理抽象、复杂，学生在学习的时候很难真正理解和消化其中的精要，影响了学习积极性，传统的多媒体技术如 POWERPOINT 由于软件本身功能的局限性，其图形化往往通过照片体现，由其制作的课件往往是课本上的文字、 图像的简单罗列，无法完全体现出可视化教学的精髓，即多媒体教材只是黑板教学过程的重现，使计算机图形学的教与学存在一定的困难。为了使学生更好地掌握计算机图形学中点、线、圆等基本图元绘制算法的原理及其实现，根据计算机图形学教学大纲的要求，设计计算机图形学基本图元绘制算法演示系统，旨在为学生提供学习算法的平台，让学生更好地理解图形学算法原理，进而提高计算机图形学算法教学质量。

1.2 国内外研究现状

随着时代与科技的迅速发展，人机界面（HIC：Human - Computer Interface）已从单纯的指示灯和机械开关组成的操纵界面发展成现代光栅设备支持的图形化用户界面（GUI: Graphics User Interface），同时，随着科技数据的不断精确以及电子商务的不断规范化，人们对于科学计算可视化（Scientific Visualization）和商用可视化（Business Visualization）的需求日益增长，对于计算机图形的真实感、艺术感的追求也与日俱增。

可视化技术于1986年提出，立刻引起了广泛的兴趣和重视，很多研究者开展了相关的研究工作，其中最典型的是 Brown 等人开发的基于工作站的Balsa可视化系统，这一系统已经应用于布朗大学教育计算实验室，成为计算机相关 学科的常规教学手段之一。 随后 Stasko 研制出 Tango 的可视化系统，使算法可视化应用于课堂的教学演示。教学内容的可视化是当今现代化教育的一个前沿热门课题，结合可视化技术的多媒体教学，为传统教学注入了新的生机与活力，展现出强大的优势。

在国内由于各种客观条件的限制，这方面的研究刚刚开始。随着计算机相关技术的发展，可视化教学软件、教学模块、课件等研制已是大势所趋。

1.3 研究的主要内容与论文结构

1.3.1 研究的主要内容

本本系统的目标是要建立一个基本图元绘制算法教学演示系统，实现用户可以任意选择算法进行演示，在显示算法原理、算法源代码的同时，能够显示出图形的绘制结果。在图形的绘制过程中，可以同步显示坐标的变化，并且可以人为控制演示暂停，清屏，重新开始。本论文的主要内容有以下两个大方面:

一、总体设计

（1）确定演示系统的内容和目标；

（2）演示系统的界面设计；