2.2.1 计算机图形学基础 (1).pptx

计算机图形学基础本章要领：3.1概述3.1.1计算机图形学的研究内容3.1.2坐标系统3.1.3窗口与视口3.2图形变换3.2.1图形变换的数学基础3.2.2二维图形的几何变换3.3图形裁剪3.3.1线段的裁剪3.3.2Cohen-Sutherland线段裁剪算法

计算机图形学基础3.4曲线及曲面的表示3.4.1曲线和曲面的基本概念3.4.2曲线和曲面的参数化方程3.4.3参数曲线的代数形式和几何形式3.4.4参数化曲线3.4.5参数化曲面3.5图形显示的渲染技术3.5.1消除隐藏线及隐藏面3.5.2光照模型3.5.3纹理处理3.5.4颜色处理

计算机图形学概述计算机图形学的研究内容计算机图形学（ComputerGraphics，CG）是研究如何利用计算机生成、存储、处理、显示和管理图形的一门学科。计算机处理的图形不仅包括由绘图工具绘制的产品、工程的模型和图样，还包括客观世界中的景物、照片、图片、绘画及雕塑等。这两种图形在计算机内部的描述方法并不相同。前者为矢量图形，后者为点阵图形。

计算机图形学概述矢量图形是由计算机记录图形的形状参数、颜色、线型等属性而形成的图形。点阵图形则是用点阵的充填来表示图形，构成图形的点都具有一定的灰度和色彩。通常，将点阵图形称为图像，而将矢量图形简称为图形。计算机图形学主要是指对矢量图形的处理。

计算机图形学概述绘图是工业产品设计和生产中重要的技术手段之一。传统的手工绘图效率低、精度差，图形只能以纸张方式存在，不便于管理、检索、修改和保存。在相似及相关设计时，相同部分难以直接利用，即使是稍有变动也需重新绘制全图。与手工绘图相比，计算机绘图出图速度快、作图精度高，还具有便于管理、检索、修改等优点。总体上，计算机绘图软件应具备以下基本功能：（1）图形输入功能（2）存储功能

计算机图形学概述（3）计算功能（4）显示和输出功能（5）对话功能

计算机图形学概述坐标系统几何物体具有一定的形状、大小和位置，计算机中的几何元素定义及图形输入输出都是在一定的坐标系下进行的。为便于用户理解和提高图形处理的效率，计算机图形学中提供了不同的坐标系。根据维度可以分为:—维坐标系、二维坐标系、三维坐标系；根据坐标轴之间的空间关系可以分为直角坐标系、圆柱坐标系和球坐标系等。

计算机图形学概述其中，笛卡尔三维直角坐标系最常用。按照z轴方向的不同，笛卡尔坐标系分为右手坐标系和左手坐标系。①右手坐标系：用右手握住z轴，大拇指指向z轴的正方向，其余四指从x轴转向y轴。②左手坐标系：用左手握住z轴，大拇指指向z轴的正方向，其余四指同样从x轴转向y轴

计算机图形学概述三维直角坐标系的定义

计算机图形学概述

计算机图形学概述图形系统中定义的坐标系

计算机图形学概述也称全局坐标系（GlobalCoordinateSystem）或用户坐标系。它是右手三维直角坐标系，其原点位置任意，但坐标系方向不能改变。世界坐标系属于公共坐标系，是单个物体或某一场景中的所有图形对象定义和定位的统一参照系，用于定义用户整图或最高层图形结构。计算机图形系统中的其他坐标系都是参照世界坐标系进行定义。（1）世界坐标系（WorldCoordinateSystem，WC）

计算机图形学概述也称为局部坐标系（LocalCoordinateSystem）或主坐标系（MasterCoordinateSystem）。它是为方便构造单个对象而定义的坐标系，属于右手三维直角坐标系。它独立于世界坐标系，其原点位置和坐标系方向可根据用户需要自由定义。为方便形体和图素的定义，每一个形体和图素都可以建立各自独立的建模坐标系。通过指定建模坐标系在世界坐标系中的位置，可以将属于局部的物体放入世界坐标系内。（2）建模坐标系（ModelingCoordinateSystem，MC）

计算机图形学概述左手三维直角坐标系，用于从观察者的角度对世界坐标系内的物体进行重新定位和描述。（3）观察坐标系（ViewingCoordinateSystems，VC）观察坐标系主要有两个用途：①用于指定裁剪空间，确定形体的哪一部分要显示输出；②通过定义观察（投影）平面，把三维形体的世界坐标变换成规