清华大学：《土木工程CAD技术基础》课程教学课件（讲稿）第四章 计算机图形技术（1/2）

土木工程CAD技术基础 第四章：计算机图形技术 清华大学土木工程系 张建平

土木工程CAD技术基础 第四章：计算机图形技术 清华大学土木工程系 张建平

第四章：计算机图形技术 ◆4-1 基本图形生成 ◆4-2 图形几何变换 ◆4-3 图形显示处理 4-4工程绘图程序设计

第四章：计算机图形技术 ‹ 4-1 基本图形生成 ‹ 4-2 图形几何变换 ‹ 4-3 图形显示处理 ‹ 4-4 工程绘图程序设计

4-1基本图形生成 常用的坐标系 用户坐标系 用户描述或输入图形的坐标系 一般取直角坐标系，取值范围是实数域，单位是任意 的。 设备坐标系 图形设备输出图形的坐标系 一般为二维坐标，取值范围是某一个整域，常用单位 是光栅单位和脉冲当量。 规格化坐标系 虚拟的坐标系，与设备无关 通常取无量纲单位

4-1 基本图形生成 常用的坐标系 ‹ 用户坐标系 z 用户描述或输入图形的坐标系 z 一般取直角坐标系，取值范围是实数域，单位是任意 的。 ‹ 设备坐标系 z 图形设备输出图形的坐标系 z 一般为二维坐标，取值范围是某一个整域，常用单位 是光栅单位和脉冲当量。 ‹ 规格化坐标系 z 虚拟的坐标系，与设备无关， 通常取无量纲单位

基本图形元素 矢量图形 以直线段作为基本元素 ● 矢量图形生成器： 随机扫描显示器 ■ 笔式绘图仪 光栅图形 以点作为基本元素 光栅图形生成器： ■光栅扫描显示器 ■静电绘图仪和喷墨绘图仪

基本图形元素 ‹ 矢量图形 z 以直线段作为基本元素 z 矢量图形生成器： „ 随机扫描显示器 „ 笔式绘图仪 ‹ 光栅图形 z 以点作为基本元素 z 光栅图形生成器： „ 光栅扫描显示器 „ 静电绘图仪和喷墨绘图仪

直线和直线图形 1.生成直线的基本算法 ◆ 问题的提出 ● 笔式绘图仪：任意一条斜直线，是由x,y方向的 直线组合成的阶梯线来近似。 直线由什么样的阶梯线近似？画笔的每一步方 向如何确定？ ·光栅扫描显示器：显示任意一条直线，是确定 发亮的象素点最佳逼近直线。 如何选择发亮的象素最佳逼近直线？ 取决于生成直线的基本算法

直线和直线图形 1. 生成直线的基本算法 ‹ 问题的提出 z 笔式绘图仪: 任意一条斜直线，是由x, y方向的 直线组合成的阶梯线来近似。 直线由什么样的阶梯线近似？画笔的每一步方 向如何确定？ z 光栅扫描显示器: 显示任意一条直线，是确定 发亮的象素点最佳逼近直线。 如何选择发亮的象素最佳逼近直线？ - -取决于生成直线的基本算法 取决于生成直线的基本算法

◆基本原理： “增量法” 产生x和y两个方向的“走步”信号，据此指 示电子束偏移或绘图笔动作。 x走步=△x/step y走步=△y/step 其中： △x,△y-直线起始点到终止点x,y方向 上的位移量， step-设备的单位步长 ◆各种方法的不同点 ● 判断、生成x,y信号的过程和方法不同 ●发送的命令不同 ·各自更为适应的设备对象不同

‹ 基本原理: “增量法” z 产生 x 和 y 两个方向的 “走步” 信号，据此指 示电子束偏移或绘图笔动作 。 x走步＝△ｘ／step y走步＝△y／step 其中: △x, △y - 直线起始点到终止点x, y方向 上的位移量; step - 设备的单位步长。 ‹ 各种方法的不同点 z 判断、生成 x, y信号的过程和方法不同 z 发送的命令不同 z 各自更为适应的设备对象不同

◆生成直线的常用算法 ● 笔式绘图仪—一逐点比较法、正负法： 光栅扫描显示器一 DDA法、Bresenham法 对称DDA法 简单DDA法

‹ 生成直线的常用算法 z 笔式绘图仪——逐点比较法、正负法； z 光栅扫描显示器——DDA法、Bresenham法 对称DDA法 简单DDA法

直线和直线图形 2.直线的属性 ◆ 线宽 ●直线的宽度一般是在设备坐标下定义 ● 把设备能产生的最小直线宽度作为基准， 再定义二倍宽或四倍宽的直线。 ◆线型 ● 长度定义一般在用户坐标系下进行 Tline (x1,y1,x2,y2,dyl,dkl,It dyl:实线长度、dk:虚线长 度 t:线型名

直线和直线图形 2. 直线的属性 ‹ 线宽 z 直线的宽度一般是在设备坐标下定义 z 把设备能产生的最小直线宽度作为基准， 再定义二倍宽或四倍宽的直线。 ‹ 线型 z 长度定义一般在用户坐标系下进行 Tline ( x1, y1, x2, y2, dy1, dk1, lt ) dy 1：实线长度、dk 1：虚线长 度 lt ：线型名

(x2,Y2) （c,y) dyl dkl ang (xL,) ·虚线生成步骤： ①设线段长部分和： dem 0 线段长： SL=2-12+02-12

dkl dyl SL ( x1 , y1 ) ang ( tx,ty ) ( x2 , y2 ) z 虚线生成步骤: ① 设线段长部分和: dem = 0 线段长: 2 2 1 2 2 1 SL = (x − x ) + (y − y )