【精品】5图形观察技术.doc

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1、5图形观察技术图形观察技术涉及图形变换与裁剪，是计算机图形学的基础内容之一。图形变换涉及几何变换、投影变换、窗口变换等。裁剪涉及二维裁剪与三维裁剪本章主要内容5.1坐标系统及其变换5.2二维观察5.3二维图形裁剪5.4投影变换5.5三维观察5.6三维图形裁剪5.1坐标系统及其变换-坐标系5.1.1坐标系统图形学中采用了许多各具特色的坐标系统，从纬度看有：—维坐标系二维坐标系三维坐标系从坐标轴之间的空I'可关系看有：直角坐标系，极坐标系，仿射坐标系，圆林坐标系，球坐标系，另外，在图形学中为了通过显示设备观察儿何物体的特征，还引入了一系列用于显示及输出的坐标

2、系统，如：用户坐标系，观察坐标系，设备坐标系，规格化设备坐标系等。图形输入输出中常用的几种坐标系「造型坐标系厂直角坐标系仿射坐标系用户坐标系、圆柱坐标系球坐标系观察坐标系左右于•坐标系统在计算机图形软件中所采用笛卡尔（cartesian）直角三维坐标系统，按照z轴方向的不同有两种形式：1右手系统：当用右手握住z轴时，大姆指指向z轴的止方向，其余四个手指从x轴到y轴形成一个弧。2左手系统当用左手握住z轴时，大姆指指向z轴的止方向；其余四个手指从x轴到y轴形成-个弧。5.1.1坐标系统介绍-用户坐标系用户坐标系（WC）又叫吐界坐标系，为右手三维直角坐标系，英

3、坐标范圉可以是任意大小,其它坐标系都参照用户坐标系定义。（1）直角坐标系■又叫迪卡尔坐标系，绘制工程图布用的坐标系，分为左手与右手两种坐标系。空间任一点可表示为op=xi+yj+zk,I、j、k为互相垂直的矢量，又叫基底（2）仿射坐标系■若把克角坐标系中i,j,k放宽为三个不公而的（即线形无关的）矢量。«f3Y则空间一点可表示为:op=aa+bP+cY则oa（3丫构成仿射坐标系，其中基底不要求垂直。（3）圆柱坐标系■若设N为直角坐标系中一点p在xoy平而上的垂足，它在xoy而上的极坐标为（卩©）,则称（P©z）为点p的圆柱坐标，oP4>z为圆柱坐标系，并

4、且有：■X=Pcos©,y=Psin

5、何特征。造型坐标系又叫局部坐标系，用户坐标系又叫全局（整体）坐标系。坐标系统介绍■观察坐标系■观察坐标系VC（ViewCoordinate）为左手三维克角坐标系。是依据窗口的方向和形状在用户坐标平面中定义的直角坐标系。其作用为：■用于指定裁剪空间■通过定义观察平面，把三维物体的用户坐标变换成规格化的设备坐标。坐标系统介绍-设备坐标系■设备坐标系（DC）为左手三维直角坐标系，用于在图形设备上指定窗口和视图区，坐标范围可以是任意大小，通滋是定义像素和位图的坐标系，原则上可以使任意坐标系，但一般为迪卡尔坐标系。坐标系统介绍■规格化的设备坐标系（Normaliz

6、edDeviceCoordinate）■规格化的设备坐标系（NDC）为左手三维直角坐标系，它是与设备无关的坐标系，用來定义视图区，是图形软件在描绘设计对彖时所使用的坐标系，它是将二维的设备坐标系规格化到（0.0,0.0）到（1.0,1.0）的坐标范围内形成的（三维类似）。■通过规格化的设备坐标系可使图形软件在在不同设备间方便的移植。为了在三维空间中创建并显示一个或者多个儿何体，必须首先建立用户坐标系，接着指定视点的方位，在多种坐标系之间实现变换后再进行投影变换，才能得到物体的成像。5.1.2从规格化坐标到设备坐标的变换窗口到视图区的二维（三维）变换需要将

7、规格化坐标变换成设备坐标。5.2二维观察■5.2.1窗口区域视图区■5.2.2用户坐标系到观察坐标系的变换■5.2.3窗口视图变换5.2.1窗口区域视图区一、用户域和窗口区（1）1.用户域：程序员用來定义草图的整个自然空间（WD）•人们所要描述的图形均在用户域中定义。•用户域是一个实数域，理论上是连续无限的。2.窗口区：用户指定的任一区域（W）•窗口区W小于或等于用户域WD•小于用户域的窗口区W叫做用户域的子域。•窗口可以有多种类型，矩形窗口、圆形窗口、多边形窗口等等•窗口可以嵌套，即在第一层窗口中可再定义第二层窗口，在第I层窗口中可再定义第1+1层窗口

8、等等。二、侨幕域和视图区（1）1.屏幕域（DC）：设备偷出图形的最大区域，是有限