图形学第二章.PPT

第二章 计算机绘图初步知识 本章主要学习内容 本节我们介绍绘制过程中的一些基本概念及一般图形的显示流程，同时以OpenGL图形软件包为例，介绍简单图形软件包所应包含的基本功能，为以后学习各章节打下基础。 2.1 如何在计算机上绘图 2.1.1计算机绘图的一般方法 1．用现有绘图软件系统 2．用绘图软件包 3．用操作系统的绘图功能 2.1.2一般图形的显示流程 计算机处理图形的过程一般分为三个阶段：①图形的数字化；②图形操作；③图形输出。 2.2 OpenGL图形软件包简介 图形软件包是软件开发人员在编制绘图软件时最常用的工具，它为程序员提供了使用图形设备的接口以及通用的绘图功能。相比于操作系统本身提供的绘图功能，图形软件包具有更强的针对性，对于开发图形应用软件更方便，而且可以使开发出的软件不依赖于系统平台。利用图形软件包，开发人员可以将主要精力放在用户特定的图形操作上。 图形软件包介于操作系统和应用程序之间，它可以是一个类库或函数库，封装了所有的图形操作功能，以API（application program interface）的形式为应用程序提供服务。一个简单图形软件包一般包含以下5种基本功能：（1）基本几何图元绘图函数；（2）三维坐标变换函数；（3）投影变换函数；（4）颜色设置函数；（5）光照模型函数。 2.2.1 基本几何图元的绘图函数 2.2.2 三维坐标变换函数 模型变换是在世界坐标系中进行的。缺省时，物体模型的中心定位在坐标系的中心处。OpenGL在这个坐标系中，有三个命令可以模型变换。 模型平移 glTranslate{fd}(TYPE x,TYPE y,TYPE z); 该函数用指定的x,y,z值沿着x轴、y轴、z轴平移物体 模型旋转 glRotate{fd}(TYPE angle,TYPE x,TYPE,y,TYPE z); 该函数中第一个变量angle制定模型旋转的角度，单位为度，后三个变量表示以原点（0,0,0）到点(x,y,z)的连线为轴线逆时针旋转物体。例如，glRotatef(45.0,0.0,0.0,1.0)的结果是绕z轴旋转45度。 模型缩放 glScale{fd}(TYPE x,TYPE y,TYPE z); 该函数可以对物体沿着x,y,z轴分别进行放大缩小。函数中的三个参数分别是x、y、z轴方向的比例变换因子。缺省时都为1.0，即物体没变化。 2.2.3 投影变换函数 事实上，投影变换的目的就是定义一个视景体，使得视景体外多余的部分裁剪掉，最终进入图像的只是视景体内的有关部分。 投影包括透视投影（Perspective Projection）和正视投影（Orthographic Projection）两种。 设置投影矩阵往往在OpenGL绘图和模型视图变换之前。一般情况下，调用： glMatrixMode(GL_PROJECTION); 将当前矩阵设置为投影矩阵。再调用： glOrtho 或 gluPerspective 来创建平行或透视投影。创建 完后，再调用： glMatrixMode(GL_MODELVIEW); 将当前变换矩阵设置为模型视图变换矩阵 2.2.4 颜色设置函数 void glClear(GLbitfield mask)：清除指定缓存，例如mask的值可以是GL_COLOR_BUFFER_BIT(颜色缓存)和GL_DEPTH_BUFFER_BIT(深度缓存)等。 颜色缓存用于记录屏幕象素的颜色，深度缓存可以记录图形的前后位置，用于消隐等。 void glClearColor(GLclampf red，GLclampf green，GLclampf blue，GLclampf alpha)：指定颜色缓存(RGBA方式)的当前清除值。 void glColor3d(GLdouble red， GLdouble green，GLdouble blue)：在RGBA模式下，用该函数选取当前颜色，参数取值范围为[-1.0，1.0]。 2.2.5 光照模型函数 void glLightfv(GLenum light，GLenum pname，TYPE param)：设置光源的参数。light是光源标识，pname代表需设置的属性，取值如GL_AMBIENT(环境光亮度)、GL_DIFFUSE(散射光亮度)、GL_SPECULAR(镜面反射光亮度)、GL_POSITION(位置)等。param表示需要给pname代表的属性设置的值。 void glMaterialf(GLenum face，GLenum pname，TYPE param)：定义场景中