计算机图形学CG07-二维观察.ppt

第7章 二维观察 本章目标 理解二维图形的绘制过程 图形裁剪方法 窗口到视区的变换 学会使用OpenGL的显示函数 主要内容 二维观察流水线 窗口到视区的变换 OpenGL二维观察函数 裁剪 直线段裁剪 多边形裁剪 字符裁剪 7.1 二维观察流水线 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 7.1 二维观察流水线 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 7.1 二维观察流水线 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 二维图形的观察流水线（显示流程） 7.2 窗口到视区的变换 目标 将窗口之中的图形变换到视区中 变换的计算 变换的分解与合成 窗口 (xmin, ymin) : 长度（Ex）; 宽度（Ey） 视区 (umin, vmin) : 长度（Eu）; 宽度（Ev） 7.2 窗口到视区的变换 步骤 在世界坐标系中，平移使(xmin, ymin)至坐标原点，变换为T (－xmin, －ymin) 放缩使窗口的大小与视区相等，变换为S(Eu/Ex, Ev/Ey) 在设备坐标系中，平移使窗口与视区重合，变换为T (umin, vmin) 7.2 窗口到视区的变换 变换矩阵 7.3 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 7.3 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） 7.3 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() 7.3 OpenGL二维观察函数 实例7-1 7.3 OpenGL二维观察函数 实例7-1（续） 7.3 OpenGL二维观察函数 实例7-1（续） 7.3 OpenGL二维观察函数 问题 图形越出视口？ 只绘制视口内 还是全绘制？ 7.4 裁剪 流程 二维显示流程 扫描转换+裁剪 算法简单（判断像素是否落在视区中） 裁剪+扫描转换 最常用，节约计算时间（先对参数表示的图形裁剪） 7.4 裁剪 裁剪（clip） 判断图形元素是否落在裁剪窗口之内并找出其位于内部的部分 裁剪处理的主要步骤 图元关于窗口内外关系的判别 图元与窗口的求交 假定条件 矩形裁剪窗口： [xmin, ymin]－[xmax, ymax] 主要内容： 线段、多边形裁剪 7.5 直线段裁剪 待裁剪线段 待裁剪线段和窗口的关系 线段完全可见：端点位于窗口内 显然不可见 ：端点位于边界同侧 线段至少有一端点在窗口之外， 但非显然不可见 7.5.1 点裁剪 线段的特殊情况 两端点重合 点(x, y)在窗口内的充分必要条件是 7.5.2 直接求交算法 端点与窗口位置关系 都在窗口内（完全可见）