哈尔滨工业大学：《计算机图形学》第7章 真实感图形显示（一）

生 苏小红 哈尔滨工业大学计箕机科学与技术学院

真实感图形绘制流程 场景造型 取景变换 背面剔除 视域四棱锥裁剪 透视变换 隐面消除、场景造型 光亮度计算 扫描转换、场景造型 哈尔滨工业大学计算机学院苏小红

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红 场景造型 取景变换 背面剔除 视域四棱锥裁剪 透视变换 隐面消除、场景造型 光亮度计算 扫描转换、场景造型

取景变换(1/5) 场景坐标系 场景的局唑标系 完成物体的造型 场景的世界坐标系(整体坐标系) 放入待绘制的场景,定义物体之间的相互位置 观察坐标系 n也称摄像机坐标系,或者规点坐标系 ■完成取景变换所需建立的第一个坐标系 尔滨工业大学计算机学院苏小红 3

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红

取景变换(2/5) 建立观察坐标系的步骤 a确定观察参考点,即视点位置 可以设在任何位置 ·通常选在靠近或在物体的表面 将视点位置取为视点坐标系的原点 确定观察方应,即视线方应 般取深度坐标轴,即z轴的正向 为简便起见,设为总是指向场景坐标系的原点 确定观察平面,即视平面位置 般取过视点且垂直于视线方向的平面,即xe平面 尔滨工业大学计算机学院苏小红

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红

取景变换(3/5) 场景坐标系 般取右手坐标系 观察坐标系为左手坐标系 观察坐标系 视点E 通常取左手坐标系 符合人们的观察习惯 场景坐标系为右手坐标系 尔滨工业大学计算机学院苏小红 5

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红 xw zw yw ze ye xe 视点E 观察坐标系为左手坐标系 场景坐标系为右手坐标系 O

取景变换(4/5) 将物体投影到观察平面之前 必须将场景坐标系中的点转换到观察坐标系中 这一过程称为取景变换,也称视向变换 包括平移和旋转的一系列几何变换的级联 取景变换矩阵 哈尔滨工业大学计算机学院苏小红 6

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红 xe ye z e 1 xw yw z w 1V

取景变换(5/5) 场景坐标系原点平移 到视点位置E xe 绕x轴逆时针旋转90 绕y轴顺时针旋转ψ角 绕x轴逆时针旋转0 E 角 调整x轴指向 a对x轴作对称变换 哈尔滨工业大学计算机学院苏小红 7

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红 xw zw yw zexe yeE O Cx Cy Cz Ψ xw zw yw ze xe ye E O Cx Cy Cz 90º xw zw yw ze xe ye E O Cx Cy Cz xw zw yw ze xe yeE O Cx Cy Cz Ψ θ θ

消隐算法 按实现方式不同分为两大类: 景物空间( object space)消隐算法 ·直接在视点坐标系中确定视点不可见的表面区域 将它们表达成同原表面一致的数据结构 侧重于景中各物体之间的几何关系 图像空囱( Image space)消隐算法 ·在投影屏幕上,以屏幕像素为采样单位,确定投影于 每一像素的可见景物表面区域 将其颜色作为该像素的显示光亮度 ·侧重于向屏幕投影后形成的图像 尔滨工业大学计算机学院苏小红 8

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红

背面剔除算法 面剔除算法 法向向量N cos9=N●V <90° 视线向量V 法向向量N 不可见 法向向量N 哈尔滨工业大学计算机学院苏小红

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红 法向向量N 视线向量V 法向向量N 法向向量N 90° cos   N  V

隐藏面的消除- Roberts算法(1/9) Roberts算法 景物空间消隐算法 1963年, Roberts于MT提出 尔滨工业大学计算机学院苏小红

哈尔滨工业大学计算机学院 苏小红