计算机图学理论基础-4(202KB).PPT

概述 图形观察是指将世界坐标系中的几何物体变换到输出设备平面中的像素位置，以获得所能观察到的视图。 在世界坐标系中要显示的区域称为窗口，窗口映射到显示器上的区域称为视区。 图形观察的变换过程 设备坐标 坐标系统及其变换 几何物体具有很多重要的性质，如大小、形状、位置、方向以及相互之间的空间关系等等。为了描述、分析、度量这些特性，就需要一个称为坐标系统的参考框架，坐标系统从本质上来说，它自身也是一个几何物体。 CAD系统 的坐标系 世界坐标系(world coordinate Systems)，该坐标系统主要用于计算机图形场景中的所有图形对象的空间定位和定义，包括观察者的位置、视线等等。 局部坐标系(Local Coordinate System)，主要为考察物体方便起见，独立于世界坐标系来定义物体几何特性，通常是在不需要指定物体在世界坐标系中的方位的情况下使用局部坐标系。 CAD系统 的坐标系（续） 观察坐标系(Viewing coordinate systems)，观察坐标系通常是以视点的位置为原点，通过用户指定的一个向上的观察向量来定义整个坐标系统，缺省为左手坐标系，观察坐标系主要用于从观察者的角度对整个世界坐标系内的对象进行重新定位和描述，从而简化几何物体在投影面的成像的数学推导和计算。 成像面坐标系统，它是一个二维坐标系统，主要用于指定物体在成像面上的所有点，往往是通过指定成像面与视点之间的距离来定义成像面，成像面有时也称投影面，可进一步在构影面上定义称为窗口的方形区域来实现部分成像。 窗口操作 视野变化 摇镜头 多窗口操作 窗口操作（续） 视野变化(zooming) 令Δxw＝Ｘmax－Xmin，Δyw＝Ymax－Ymin； 当Δxw和Δyw变小时，视区内的物体就变大了，当Δxw和Δyw变大时，视区内的物体则变小。前者称为zoom-in(视野变小)，后者称为zoom-out(视野变大)。 窗口操作（续） 摇镜头(panning) xmax＝Xmax＋dx； xmin＝Xmin＋dx； Ymax＝Ymax＋dx； Ymin＝Xmin＋dx； 当dx＞0时，镜头往右移动；dx＜0时，镜头往左移动； dy＞0时，镜头往上移动；dy＜0时，镜头往下移动。 窗口操作（续） 多重窗口(multiple windows) ：对于不同的窗口分别指定视区，就在荧光屏上出现多窗口。 投影变换 在三维坐标系统中，物体上的每一点都以三个分量(x,y,z)描述，这样的物体称为三维物体。要想将一个三维物体描画在一个二维的平面，如纸面，显示屏上，必须对三维物体进行投影(project)，以实现三维对象映射为二维对象的变换。 project(object(x,y,z))→object(x′，y′) 投影的分类 平行投影 正交平行投影 斜交平行投影 透视投影 正交平行投影 正交平行投影(orthographic P.P.)的投影线与投影平面成90°角。将一个三维点(x,y,z)用正交平行投影法投影平面xoy上，得到一个二维点(xp,yp)。这种变换，可以由正交平行交换公式来计算： xp＝x yp＝y zp＝0 正投影视图的形成 用同样的方法可以将三维物体正交平行投影于xoz和yoz平面上，分别获前视图与左视图。通过旋转变换可将各投影面上的投影变换到同一平面。 具体的矩阵变换方法见图形变换。 * 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 * 4.4 图形观察 模型坐标 模型变换 世界坐标 观察变换 观察坐标 设备映射