[图形学] 习题8.6 线段旋转后使用Cohen-Sutherland算法裁剪

习题8.6 生成一条比观察窗口对角线还长的线段动画，线段重点位于观察窗口中心，每一帧的线段在上一帧基础上顺时针旋转一点，旋转后用Cohen-Sutherland线段裁剪算法进行裁剪。

步骤：

• 1 视口范围：（-100， -100）到（100， 100）；
• 2 裁剪窗口区域：winMin（-50， -50） 到 winMax（50， 50），原始端点：p0（-100， 0）到 p1（100， 0）
• 3 使用Bresenham算法画原始线段，使用Cohen-Sutherland算法画裁剪线段；
• 4 theta += delta，其中 theta为累计旋转角度，delta为每次变化的角度；
• 5 计算旋转后的新的原始线段端点：p0'和p1'。x' = x * cos(theta) - y * sin(theta), y' = x * sin(theta) +y * cos(theta)；
• 6 每帧重复步骤3-5.

 #include <GLUT/GLUT.h>
 #include <math.h>
 #include <iostream>
 #include "linebres.h"
 #include "linecohsuth.h"

 const GLdouble PI = 3.1416;
 GLdouble theta = 0.0;
 const GLdouble delta = - PI / ;

 void init (void)
 {
     glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
     gluOrtho2D(-, , -, );

     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 }

 void clippingWindow (void)
 {
     glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

     glBegin(GL_LINE_LOOP);
     glVertex2i(-, -);
     glVertex2i(-, );
     glVertex2i(, );
     glVertex2i(, -);
     glEnd();
 }

 void displayFcn (void)
 {
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

     clippingWindow();

     glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

     wcPt2D winMin, winMax;
     winMin.setCoords(-, -);
     winMax.setCoords(, );

     wcPt2D p0, p1;
     p0.setCoords(-, );
     p1.setCoords(, );

     wcPt2D p00, p01;
     p00.setCoords(p0.getx() * cos(theta) - p0.gety() * sin(theta), p0.getx() * sin(theta) + p0.gety() * cos(theta));
     p01.setCoords(p1.getx() * cos(theta) - p1.gety() * sin(theta), p1.getx() * sin(theta) + p1.gety() * cos(theta));

 //    std::cout << "p00 : " << p00.getx() << "," << p00.gety() << std::endl;
 //    std::cout << "p01 : " << p01.getx() << "," << p01.gety() << std::endl;

     glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
     lineBres(round(p00.getx()), round(p00.gety()), round(p01.getx()), round(p01.gety()));
     glColor3f(0.0, 1.0, 1.0);
     lineClipCohSuth(winMin, winMax, p00, p01);

     glutSwapBuffers();
 }

 void idleFcn (void)
 {
     theta += delta;
     displayFcn();
 }

 int main(int argc, char * argv[]) {

     glutInit(&argc, argv);
     glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE);
     glutInitWindowPosition(-, );
     glutInitWindowSize(, );
     glutCreateWindow("Exercise 8.6");

     init();
     glutDisplayFunc(displayFcn);
     glutIdleFunc(idleFcn);

     glutMainLoop();

     return ;
 }

　　因为theta一直在变化，每次重新计算cos(theta)和sin(theta)会影响效率，因此p0和p1每次更新为旋转后的坐标，修改代码如下：

 #include <GLUT/GLUT.h>
 #include <math.h>
 #include <iostream>
 #include "linebres.h"
 #include "linecohsuth.h"

 const GLdouble PI = 3.1416;
 const GLdouble delta = - PI / ;
 GLint initialized = ;
 GLdouble cosDelta, sinDelta;
 wcPt2D p0, p1, winMin, winMax;

 void init (void)
 {
     glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
     gluOrtho2D(-, , -, );

     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 }

 void clippingWindow (void)
 {
     glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

     glBegin(GL_LINE_LOOP);
     glVertex2i(-, -);
     glVertex2i(-, );
     glVertex2i(, );
     glVertex2i(, -);
     glEnd();
 }

 void displayFcn (void)
 {
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

     clippingWindow();

     glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);

     if(!initialized)
     {
         initialized = ;
         cosDelta = cos(delta);
         sinDelta = sin(delta);
         winMin.setCoords(-, -);
         winMax.setCoords(, );
         p0.setCoords(-, );
         p1.setCoords(, );
     }

     p0.setCoords(p0.getx() * cosDelta - p0.gety() * sinDelta, p0.getx() * sinDelta + p0.gety() * cosDelta);
     p1.setCoords(p1.getx() * cosDelta - p1.gety() * sinDelta, p1.getx() * sinDelta + p1.gety() * cosDelta);

     glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
     lineBres(round(p0.getx()), round(p0.gety()), round(p1.getx()), round(p1.gety()));
     glColor3f(0.0, 1.0, 1.0);
     lineClipCohSuth(winMin, winMax, p0, p1);

     glutSwapBuffers();
 }

 int main(int argc, char * argv[]) {

     glutInit(&argc, argv);
     glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE);
     glutInitWindowPosition(-, );
     glutInitWindowSize(, );
     glutCreateWindow("Exercise 8.6");

     init();
     glutDisplayFunc(displayFcn);
     glutIdleFunc(displayFcn);

     glutMainLoop();

     return ;
 }

　　本来想使用glRotatef(delta, 0.0, 0.0, 1.0)这个转换矩阵进行旋转，但使用C-S裁剪算法时传入的端点坐标依然不是旋转后的，先裁剪后旋转导致裁剪区域不对。不知道是否可以用glRotatef来解答这道题目。

完整代码地址：https://github.com/p0e0o0p0l0e0/Computer_Graphics/

commit: 6ee4159541b305fadd2bf88b1dbd950558e12e8e