chap4 图形的表示与数据结构1.ppt

约定：法向量指向面的外侧面。 当多边形顶点序列指定为逆时针方向时，法向量方向满足右手法则。 CSG树的形式一般定义为： CSG树:: =体素叶子| CSG树集合运算结果CSG树| CSG树几何变换节点变换参数  * 分形几何物体具有一个基本特征：无限的自相似性。 无限的自相似性是指物体的整体和局部之间细节的无限重现。 分形几何(fractal geometry) * 分形维数，又称分数维数 4 = 22 8 = 23 N = KD D=lgN/lgk K为边长缩小倍数； N为边长缩小后产 生的新形体个数。 分形几何(fractal geometry) 图4.18 分形维数 * 生成过程：初始生成元（initiator）、生成元（generator）。 实例 图4.19 生成过程 分形几何(fractal geometry) * 形状语法 形状语法（shape grammars）：给定一组产生式规则，形状设计者可以在从给定初始物体到最终物体结构的每一次变换中应用不同的规则。 产生式规则可以用具有图形运算能力的数学式或其他过程性方法结合实现。 * 粒子系统 用于模拟自然景物或模拟其它非规则形状物体展示“流体”性质的一个方法是微粒系统（particle systems）。 这一方法尤其擅长描述随时间变化的物体。 微粒运动的模拟方式：随机过程模拟、运动路径模拟、力学模拟。 * 基于物理的建模 基于物理的建模方法：描段与层次建模述了物体在内外力相互作用下的行为。 通常用一组网格结点来逼近物体。网格结点间取为柔性连接，再考虑贯穿物体网格的力传递。 * 数据场的可视化 科学计算可视化（scientific visualization）指的是运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。 * 4.4 层次模型 段与层次模型 层次模型的实现 OpenGL中的层次模型 * 段与层次模型 具有逻辑意义的有限个图素（或体素）及其附加属性的集合称为段，或者称为图段（二维空间中）、结构和对象。 段是可以嵌套 段与基本图形元素的区别在于，基本图形元素是用数据来描述的，而段是用规则来描述的。 * 段与层次模型 段一般具有三个特性：可见性、醒目性和可选择性（可由交互式输入设备来选择）。 利用段的嵌套来构造复杂的对象或系统。 图4.20 自行车及其层次描述 * 存储简单：一个段虽然在图中各处出现，但他的几何和拓扑信息只要保存一次。 编辑简单：删除、移动及缩放操作都可以以段为单位。 段与层次模型 * 层次模型的实现 系统的层次模型可以通过将一个图段嵌套到另一个图段中形成图段树来创建。不同的段和基本图形元素在各自的建模坐标系中定义。 图层。通过把功能相同的部分归类，并将它们绘制在同一层上，有助于图形的理解和管理。 一般图层不再嵌套。 * OpenGL中层次模型的实现 显示列表的创建 glNewList( listID, listMode ); glutSolidCube(2.0); …… glEndList(); 显示列表的执行 void glListBase(GLuint offsetValue); * OpenGL中层次模型的实现 多级显示列表 OpenGL支持创建多级显示列表，即在glNewList和glEndLsit函数对之间允许调用glCallList函数来执行其他显示列表。 显示列表的删除 void glDeleteLists(GLuint listID, GLsizei range); * 1999年7月07/16/96 * *## * 1999年7月07/16/96 * *## * 1999年7月07/16/96 * *## * 多边形表面模型 扫描表示 构造实体几何法 空间位置枚举表示 八叉树 BSP树 OpenGL中的实体模型函数 三维形体的表示 * 边界表示(B-reps)的最普遍方式是多边形表面模型，它使用一组包围物体内部的平面多边形，也即平面多面体，来描述实体。 多边形表面模型 图4.16 四面体及其点、边、面的关系 * 多边形表面模型——数据结构 几何信息 建立3张表：顶点表、边表和多边形表来存储几何数据。 实体模型中，用多边形顶点坐标值以及多边形所在平面方程方式保存实体单个表面部分的空间方向信息 线框模型的顶点表、边表和面边表 多边形表面模型——数据结构 多边形表面模型——数据结构 N * 多边形表面模型——数据结构 拓扑信息：翼边结构表示（Winged Edges S