《观察变换和裁剪》PPT课件

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1、第5章观察变换和裁剪5.12维观察5.2二维图形裁剪5.33维观察控制流程5.4观察坐标系及其变换5.5投影变换5.6观察体5.7三维裁剪125.12维观察用图形生成算法，结合几何变换方法在2维空间构造图形；然后通过图形物理设备(显示屏、绘图仪等)输出图形的过程,称之为观察。在有限幅面的屏幕坐标系中显示一张大幅面图形，会模糊不清达不到观察的目的；反之，假如只对整幅图形的某些局部感兴趣，就只需输出该图的局部内容供观察。3明确在世界坐标系中的哪部分区域需要被观察输出，这部分内容又将在显示屏坐标系中的哪个范围显示，这是观察变换问题。坐标系是建立图形与数之间

2、对应联系的参考系。5.1.1坐标系计算机图形学中对象的定义及其输入输出都在一定的坐标系下进行。同一对象在观察过程的不同阶段需用不同的坐标系描述，以提高处理效率，方便用户理解。4又称笛卡尔坐标系,是最常用的坐标系。在3维空间中,直角坐标系分左手坐标系和右手坐标系。1.直角坐标系仿射坐标系：坐标轴之间不垂直圆柱坐标系球坐标系极坐标系5WC是与物理设备无关，描述自然界对象时所用的右手直角坐标系。其取值范围是整个实数域。2.世界坐标系（WorldCoordinateSystem）用户坐标系（UserCoordinateSystem）若由用户自行确定世界坐标系

3、的取值范围描述对象时，世界坐标系又称为用户坐标系。用户坐标系的取值范围是整个实数域的某个子域，也可以是整个实数域。6VC是与物理设备无关的，用于设置观察窗口观察和描述用户感兴趣的区域内部分对象，其取值范围由用户确定。观察坐标系采用左手直角坐标系,可以在用户坐标系中的任何位置、任何方向定义。其中有一坐标轴与观察方向重合同向并与观察平面垂直。（如图4-6表示世界坐标系与观察坐标系之间的关系。）3.观察坐标系(ViewingCoordinateSystem)7设备坐标系(DC)是与具体物理设备相关，用于指定输出图形的窗口或视区。设备坐标系常采用左手直角

4、坐标系；其取值范围受设备的输入输出精度和有效幅面的限制，是某个整数域。4.设备坐标系（DeviceCoordinateSystem）造型坐标系MC：ModelingCoordinateSystem右手系，直角坐标系。对于定义的每个形体或图素都有各自的坐标原点和长度单位，这样可以方便形体和图素的定义。局部坐标系（localcoordinate）85.规范化设备坐标系（NormalizedDeviceCoordinateSystem）规范化设备坐标系(NDC)是与具体的物理设备无关的一种坐标系，用于定义视区，描述来自世界坐标系中窗口内对象的图形，取值范围约

5、定为０～１的正方形域。由NDC表示的图形在任何的DC中都能处于相同的相对位置。正是NDC的描述，提高了相关程序的可移植性。9是指将世界坐标系定义的2维对象最终在设备坐标系中显示的整个过程。5.1.22维观察控制流程窗口在世界坐标系中由用户指定的一个区域；用来指定要显示的图形。视区在设备坐标系（屏幕）上指定的区域；用来指定窗口内的图形在屏幕上显示的大小及位置。10矩形是最常用的窗口和视区。观察变换：将定义在世界坐标系中窗口区域内的图形变换到设备坐标系中，并在指定视区内显示的过程。在2维空间中的观察变换又称为窗口视区变换。112D观察控制流程：WC：定

6、义2D对象WC到VC变换VC：窗口裁剪VCNDC窗口视区变换NDC到DC变换DC：2D图形显示125.1.3WC到VC的变换是指将对象描述从世界坐标系变换到观察坐标系的过程。xeyeoe(x0，y0)θ134.2.3WC到VC的变换分两步：1)平移观察坐标系的坐标原点，与世界坐标系的原点重合；2)将xe、ye轴分别旋转(-θ)角与xw、yw轴重合。100cosθ-sinθ0ＴＴ=100TＲ=sinθcosθ0-x0-y01001WC到VC的变换总矩阵为T=TＴ·ＴＲ14窗口位置为(xwmin,ywmin)和(xwmax,ywmax)；视区

7、位置为(xvmin,yvmin)、(xvmax,yvmax)。窗口到视区的映射原则：对同一对象，在窗口与视区中应具有相同的相对位置，两者不变形。窗口中的物点P(xw,yw)与视区中的像点P′(xv,yv)之间满足：5.1.4窗口到视区变换P点到窗口左边界距离/窗口宽度=Ｐ′点到视区左边界距离/视区宽度P点到窗口下边界距离/窗口高度=P′点到视区下边界距离/视区高度15xyoP(xw,yw)(xwmax,ywmax)(xwmin,ywmin)VC：窗口P’(xv,yv)(xvmax,yvmax)(xvmin,yvmin)NDC：视区16得视区像点P′的

8、坐标为xv=xvmin+sx(xw-xwmin)yv=yvmin+sy(yw-ywmin)(