〈新〉计算机图形学4 图形变换end1.ppt

Chapter four  图形变换 图形变换是计算机图形学的基础内容之一，通过图形变换，可由简单图形生成复杂图形，可用二维图形表示三维形体，甚至可以对静态图形经过快速变换而获得图形的动态显示效果 4.1图形变换中的数学方法 第二节 二维图形的几何变换 图形变换一般是指对图形的几何信息经过几何变换后产生新图形。 对于线框图的变换，通常以点变换作为基础，把图形的一系列顶点作几何变换后，连接新的顶点系列即可产生新的图形。 4.5 窗口视区变换 几个概念 裁剪窗口(Clipping Window) ：需要显示的场景区域 又称为世界窗口或观察窗口，简称窗口 在世界坐标系（又称用户坐标系）内定义 视口(Viewport)：指显示设备上用来显示图形的区域 又称视区，在设备（屏幕）坐标系内定义 裁剪(Clip)：从场景中确定位于窗口内的图形 4.5窗口视区变换 裁剪窗口和视区的关系 改变视口位置可以在输出设备的不同位置上观察物体 使用多个视口可以在屏幕不同的位置观察场景的不同部分 改变窗口的尺寸达到改变视口内显示对象的多少 改变视口的尺寸实现对象放缩 4.5窗口视区变换 二维观察变换 二维世界坐标系场景描述到设备坐标系的映射 又称为窗口到视区的变换或窗口变换 例子 Weiler-Atherton algorithm 4.7 OpenGL二维观察函数 流程 程序窗口－ 裁剪窗口－ 视区 GLUT显示窗口 初始化：glutInit(argc, argv); //参数与main函数一致 位置：glutInitWindowPosition(xTopLeft, yTopLeft); 大小：glutInitWindowSize(dwWidth, dwHeight); 建立：glutCreateWindow(“Title of Display Windows”); 模式：glutInitDisplayMode(mode); 选择颜色和缓存,如GLUT_RGB|GLUT_SINGLE 背景颜色：glClearColor(red, green, blue, alpha) 参数与选择的颜色模式相关，取值在0和1之间 4.7 OpenGL二维观察函数 投影模式 OpenGL专门为三维应用而设计，但可将三维观察函数应用于二维观察 投影函数 glMatrixMode(GL_PROJECTION); //指定投影矩阵为当前矩阵 glLoadIdentity(); //初始化 GLU裁剪窗口函数 定义函数：gluOrtho2D(left,right,bottom,top); 功能：将场景映射到屏幕的正交投影 参数为4个平面（3维） 默认大小为（－1，1，－1，1） 4.7 OpenGL二维观察函数 OpenGL视口函数 定义函数：glViewport(xvmin,yvmin,vpwidth,vpheight); 视口为矩形 在视口内绘制图形对象 指定显示内容函数：glutDisplayFunc(pictureDescrip) pictureDescrip为回调函数，主要绘制图形 启动程序 glutMainLoop() 4.7 OpenGL几何变换函数 说明 在核心库中，每种几何变换是一个独立的函数 所有变换都是在三维坐标系中定义 基本几何变换函数 平移函数：glTranslate{fd}(tx, ty, tz) 对二维变换而言，取tz＝0 旋转函数：glRotate{fd}(theta, vx, vy, vz) 向量(vx, vy, vz)为通过坐标原点旋转轴 theta为旋转角的度数 放缩函数：glScale{fd}(sx, sy, sz) 相对坐标原点的缩放 4.7 OpenGL几何变换函数 矩阵操作 模型观察矩阵：glMatrixMode(GL_MODELVIEW) 建立当前观察矩阵 还有两种方式：纹理和颜色模式，默认为观察模式 设置当前矩阵为单位矩阵：glLoadIdentity() 矩阵栈 4种：观察、投影、纹理 初始状态下，每栈仅包含一单位栈 压栈：glPushMatrix() 出栈：glPopMatrix() 4.7 OpenGL几何变换函数 矩阵运算 获取当前几何变换矩阵glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelview); modelview为16个元素的实数， 如定义为：GLdouble modelview[16]; 可以用来计算图形变换后的坐标（如多边形顶点坐标） 4.7 OpenGL二维观察函数 实例1 4.7 OpenGL二维观察函数 实例1（续） 4.7 OpenGL二维观察函数 实例1（续） 4.7 OpenGL二维观察函数