计算机绘图与几何造型

《计算机绘图与几何造型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章计算机绘图与几何造型§2.1计算机图形学基础§2.2计算机三维造型原理§2.3AutoCAD2000软件介绍§2.4AutoCAD二维视图绘制§2.5AutoCAD三维实体造型§2.6由三维模型生成二维视图§2.7由二维视图生成三维模型§2.1计算机图形学基础制造技术，对象，几何形状CAD/CAE，离不开几何图形和形体的描述、表示、运算、加工与处理CAD/CAE←→计算机图形学计算机图形学，60年代开始，新兴学科计算机及图形设备来输入、表示、变换、运算和输出图形的原理、算法及系统一、图形的数学描

2、述与物理实现二、计算机图形系统的构成及其界面的标准化三、计算机图形系统中的坐标系一、图形的数学描述与物理实现图形——客观事物的几何抽象机械产品，欧几里德几何点、线、面、体数学描述，真实形态，物理实现，存在差异，本质不同物理实现——显示、绘画、印刷、模型、实物等抽象的点、线、面、体，不存在，物理表现也无法实现抽象的数学描述，抓住了客观对象的主要几何特征，以便度量、描绘、记录、比较、运算、编辑、修饰、变换、构建等操作。数学描述——数学模型，计算机处理问题的精髓计算机解决实际问题的路线就是：问题分析→数学模

3、型→算法→程序→解答几何形体——客观世界中，实物；计算机图形系统中，“程序”程序运行，并不得到几何形体，而是信息表达“程序”←“算法”←数学模型几何造型→数学模型→各种运算→几何形体的各种处理：正则运算、透视、变换大小，改变视点、色彩、灯光、纹理、编辑等图形的物理实现——图形设备（如显示器、绘图仪、打印机等）将图形呈现出来，与设备密切相关，设备的属性和特征将体现于最终的图形中光栅显示器，象素点集象素有大小，象素点阵有分辨率图形与图像不同图形——由描述点、线、面、体等几何元素的形状参数和描述灰度、色彩、

4、线型、线宽等表观特征的属性参数以及描述图形的方程等构成，可以进行数学运算和变换图像——由二维坐标、灰度值或色彩值所描述的像素阵列构成，可以进行表观涂改，不能进行几何运算和变换光栅式显示器和点阵式输出设备→由参数和方程表示的图形需要通过某种转换算法，变成点阵表示的图像，才能进行显示或输出二、计算机图形系统的构成及其界面的标准化计算机图形系统的构成，图2-1由计算机、图形设备、存贮设备和特定程序构成可移植性，设备互换性1974年，美国国家标准化局（ANSI），“与机器无关的图形技术”会议，制定计算机图形标

5、准的规则1977年，美国计算机协会（ACM），图形标准化委员会，“核心图形系统”（CoreGraphicsSystem）的规范。图2-1计算机图形系统及其界面标准计算机图形标准——图形系统及应用系统中各界面之间进行数据传送和通信的接口标准（称之为数据及文件格式标准），以及供图形应用程序调用的子程序功能和格式标准（称之为子程序界面标准）CGM——计算机图形元文件CGI——计算机图形接口和面向图形设备的接口标准GKS——计算机图形核心系统GKS-3D——三维图形核心系统PHIGS——程序员层次的交互式图形

6、系统GL——图形程序库IGES——基本图形转换规范STEP——产品数据转换规范GUI——图形化的用户界面三、计算机图形系统中的坐标系几何对象，数学描述、形体造型、图形输入输出→坐标系方便造型，实现变换，控制输出→五个坐标系：世界坐标系（全局坐标系）造型坐标系（局部坐标系）观察坐标系归一化设备坐标系设备坐标系图2-2图2-2计算机图形系统中的坐标系（1）世界坐标系（WCS:WorldCoordinateSystem）：右手直角坐标系，定义整个图形所在的空间——“模型空间”，又称“用户坐标系”（2）造型坐

7、标系（MCS:ModelingCoordinateSystem）：定义基本形体或图素，每一个形体和图素都有各自的坐标原点、坐标轴取向和长度单位，右手直角坐标系，或圆柱坐标系，或球坐标系，或仿射坐标系。造型坐标系可以被放在世界坐标系中的任意指定位置→形体或图素可以放在世界坐标系中的任何指定位置（3）观察坐标系（VCS:ViewingCoordinateSystem）：左手直角坐标系，可在世界坐标系的任何位置、任何方向定义作用：①实现三维模型→平面视图②通过视窗平面，输出图形的→归一化设备坐标。（4）规一

8、化设备坐标（NDC:NormalizedDeviceCoordinateSystem）：左手直角坐标系，对视图区域归一化定义应用程序指定视图区域的实际取值范围NDC——标准化接口（GKS），取值范围：（0.0、0.0、0.0）～（1.0、1.0、1.0）用户图形数据→NDC值→应用程序的可移植性（5）设备坐标系（DCS：DeviceCoordinateSystem）：左手直角坐标系，在图形输出设备上指定窗口和视图区，定义象素或位图的坐标§2.2计算机三维