計(jì)算機(jī)圖形學(xué)課件

1、傳統(tǒng)由k工_制圖工傳統(tǒng)由k工_制圖工_現(xiàn)可以用模中動(dòng)建筑圖紙器零件這些領(lǐng)域中需要不同經(jīng)y等角影isometrics)正視圖(elevation)經(jīng)y視圖與視圖之間對(duì)比關(guān)系表明了大3經(jīng)y視視圖中需要經(jīng)y視視圖中需要三n本要察者帶有一n經(jīng)y視圖就o于這些間關(guān)系察者c取一n對(duì)并進(jìn)行定U確定望看r每n對(duì)都假定o用平面本多邊構(gòu)造來4平面幾_即平面幾_即影r平面上標(biāo)準(zhǔn)彼此平這影保持共諸如w圖繪制等應(yīng)用中5經(jīng)y6經(jīng)y6準(zhǔn)面principal 準(zhǔn)面principal 78平面幾_影分類9平面幾_影分類9對(duì)投影平對(duì)投影平正正多視正影面多視正影面平行于準(zhǔn)通從前面1頂部面進(jìn)行在CAD器零件多視視頂水器零件多視視頂水

2、 保持了離保持了離與角可以用來o軸o影面對(duì)于軸o影面對(duì)于對(duì)準(zhǔn)面有一定夾y據(jù)對(duì)立方體進(jìn)行影一n角處有多少n角等進(jìn)行兩n：四三n軸o影軸o影保持直但不保平行CAD應(yīng)用中經(jīng)用影與影面之影與影面之間關(guān)系可以增加某n角度可以增加某n角度以強(qiáng)調(diào)特建筑行業(yè)：planobliqueelevation以見r其它實(shí)際世界中只能利用特殊Zr這一滅滅立方體影中有三n滅一n準(zhǔn)一n準(zhǔn)方U平行于影立方體影中有兩n滅一n一n準(zhǔn)面平行于影平立方體影中有一n滅同樣大小對(duì)離視同樣大小對(duì)離視越遠(yuǎn)影果就越小一條直等幾影不一定等非W勻wnonuniform 對(duì)于平行影言更難用k工進(jìn)行繪制但對(duì)言影性影性射影幾_中對(duì)此進(jìn)行了盡研Rn+1中所

3、有一維性空間看_n維射影空間元素所有射影換都可以分為有n視把影圖把影圖回r真實(shí)尺圖與于圖圖與于圖顯image-第節(jié)第節(jié)視視圖有三視視圖有三n功能都流水體系中實(shí)定位照設(shè)模設(shè)成照成照penGL中可以指定采用o視影或者正影但視影中pnGL并不知道么o單1為了實(shí)現(xiàn)這些細(xì)節(jié)需要知道對(duì)與照之間最選最選OpenGL中照OpenGL中_世界OpenGL中照OpenGL中_世界標(biāo)照標(biāo)_模視圖矩陣陣照位于原并指Uz軸負(fù)OpenGL也指定了默視景體它o一n中邊為2立方缺省影矩陣陣22定義可見對(duì)定義可見對(duì)通可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)平移TU注意這并不o利用OpenGL平移放縮函數(shù)進(jìn)行移動(dòng)照標(biāo)如果看rw移動(dòng)照標(biāo)如果看rw有更大

4、正zW標(biāo)對(duì)把照沿z軸正U平移照把對(duì)沿z軸負(fù)U移動(dòng)世界標(biāo)兩者o完全等都o(jì)由模視圖矩陣確定-需要平移此處d移動(dòng)照標(biāo)移動(dòng)照標(biāo)平移了-移動(dòng)照標(biāo)移動(dòng)照標(biāo)可以利用一系列旋轉(zhuǎn)平移把照定位r意位例如為了r視旋轉(zhuǎn)照: 把照從原移開模視圖矩陣C = OpenGL代注意最指定換o最OpenGL代注意最指定換o最先被應(yīng)用glTranslated(0.0, 0.0, -ed(-模視圖矩模視圖矩 然表面上看把模與視圖矩陣為一n矩陣會(huì)但仔細(xì)體會(huì)這流水體系就會(huì)發(fā)現(xiàn)可以為定義真正對(duì)之前模視圖換o位照如_構(gòu)造等角如_構(gòu)造等角望移動(dòng)照r立方體等角先繞y軸旋轉(zhuǎn)45然繞x軸旋轉(zhuǎn)35.26最從原兩n視圖為了兩n視圖為了實(shí)現(xiàn)某影需要經(jīng)過復(fù)

5、雜r換可以采用HGK-3D中方法定位照世界標(biāo)中描照位影類o由OpenGL中等影矩陣確定視圖過程這部分也稱為規(guī)換(normalization 用標(biāo)中照默位照默位原指Uz軸負(fù)所期望位稱為視圖參考(view-reference po 照定,視圖平面法Un(view-planeVUP(view-up)&影面方U&影面方U即平面法只有平面定U不能完全確定照定照還可以方U只有了VUP才完全確定了照方不必要求VUPU量必定不必要求VUPU量必定平行于把VUP影r影平面上r上方U量v與n正設(shè)uvx由(u,v加上直角W標(biāo)系稱為視圖W照標(biāo)實(shí)現(xiàn)這換矩陣稱為視圖定U設(shè)VRPp = x,y,z,1T, 視平面法U n

6、= 上方U量為vup = vupx, 設(shè)VRPp = x,y,z,1T, 視平面法U n = 上方U量為vup = vupx, vupy, vupz, v = vup(vupn)/(nn)n, 把v, n u = v x nWxux zuzvvV xyzxyzxnx 1znz00LookAt()函ULookAt()函U注意設(shè)中需要一nU上方需要_W即上陣?yán)纾浩叫杏谳S立方體等角=eye-LookAt(00,0.0,5.00.0,00,0.00.0,1.0,00(0.0,0.0,5.0)LookAt(00,0.0,5.00.0,00,0.00.0,1.0,00(0.0,0.0,5.0)處眼睛望U

7、(0.0,0.0,0.0),即原數(shù)(0.0,1.0,0 0) y為其余為況將LookA 三n參數(shù)將LookA 三n參數(shù)設(shè)為0.0, 1.0,0.0,即y軸為 1,其余為樣表袋ULL參數(shù)為1.0,0.0,0.0;x軸為1余為0即人腦袋右歪90針轉(zhuǎn)思考就o轉(zhuǎn)看r果應(yīng)o壺gluLookAt()與其它gluLookAt()與其它用戶可以己定義模視圖矩陣實(shí)現(xiàn)同樣把續(xù)其它換_為對(duì)定其它視圖其它視圖L許多實(shí)際應(yīng)用中已有視圖定義方法不飛縱模飛縱模星空采用星空采用極W天空中位指方U由方位角察者所平面即法照還可以繞方U旋轉(zhuǎn)方定位仍然可以選鏡鏡與定位仍然可以選鏡鏡與卷大小一起確定照前面多對(duì)現(xiàn)最上遠(yuǎn)對(duì)夸張大遠(yuǎn)鏡會(huì)近似

8、r平行 兩視影模 兩視影模 -COP照面垂直于z軸平行于鏡影與規(guī)影與規(guī)視照標(biāo)中默影o正大多數(shù)圖系統(tǒng)應(yīng)用視圖規(guī)W通過由影矩陣確定換把所有其它視圖轉(zhuǎn)W為默從可以對(duì)所有視圖采用同樣流水齊次W標(biāo)表默正影矩x P 齊次W標(biāo)表默正影矩x P pyp p01000000yzp wp M 在實(shí)際應(yīng)用中可MI, 然后把對(duì)角線單單視影模第一影中原影平面為zdd考慮頂考慮頂部與邊視齊次W標(biāo)p=xxy010000齊次W標(biāo)p=xxy01000011/pqMz z z/d如果w 1, 那么必須從齊次W標(biāo)中除以wr所表 這如果w 1, 那么必須從齊次W標(biāo)中除以wr所表 這就o視除法果xy,pppz/z/面會(huì)用OpenGL函

9、數(shù)考慮應(yīng)剪視視視視除法o非性非W勻縮離COP遠(yuǎn)對(duì)影尺寸縮比離COP近對(duì)視換o不可逆因?yàn)檠匾粭l影直上所影流水模視影流水模視圖矩陣應(yīng)用4x4影矩陣實(shí)現(xiàn)單影但最需要進(jìn)行視除視除法可以成為流水一部視角of視角of中其頂就但實(shí)際視景體通有前四棱體四棱體大多數(shù)API中通過定義影確定剪參這n指定中有一n參數(shù)o固定即COP原可以定義四棱體六n面差不多w有意定U位但這樣很難確定視圖且很少需要這彈OpenGL正視xmax, ymin, ymax,OpenGL正視xmax, ymin, ymax, near, bottom, top, near, (xmax, ymax, z= z= (xmin,ymin, PfO

10、penGLz = -OpenGLz = -z (xmax, ymax, (xmin,ymin, 視野應(yīng)應(yīng)用glFrustum視野應(yīng)應(yīng)用glFrustum有很難r所期望(fovy, aspect, near, far)可以供更好 aspect=規(guī)不為每類規(guī)不為每類影設(shè)不同影矩陣所以所有影轉(zhuǎn)W為w有默視景體正這略可以流水中應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)換并4D3D 4D3D 齊次W標(biāo)系中這些換都o(jì)非奇齊次W標(biāo)系中這些換都o(jì)非奇異影直r最刻才進(jìn)從可以盡可能保留度o這對(duì)隱面消除o非重要規(guī)W求把指定剪體轉(zhuǎn)W為默規(guī)W求把指定剪體轉(zhuǎn)W為默剪體( (1,1, (left, bottom, (1,1,正規(guī)W矩T(left+right

11、)/2, (bottom+top)/2, 進(jìn)行放縮從使視景體邊為S(2/(left right), 2/(top 正規(guī)W矩T(left+right)/2, (bottom+top)/2, 進(jìn)行放縮從使視景體邊為S(2/(left right), 2/(top bottom), 2/(near-right 00rightright top bottom000PST top bottomfar00最令z這等于如下齊次W標(biāo)最令z這等于如下齊次W標(biāo)01000000M從4D中一般正影為P = OpenGL影函數(shù)不支持一般平行影OpenGL影函數(shù)不支持一般平行影傾斜影不垂直于影平面2例如下圖立后裁 面 此

12、立方體好發(fā)生了錯(cuò)切然進(jìn)行正傾斜影= 錯(cuò)切正錯(cuò)切錯(cuò)切頂視圖視 頂視圖視 三中yp=yzcotxp=xzcotxy 錯(cuò)切z值不cotxy 錯(cuò)切z值不cot00100H(,) 影矩陣PMorth H(一般情：P = Morth STH(, 對(duì)剪體影體STH把原來剪體換為默對(duì)剪體影體STH把原來剪體換為默=x=x=z=單考慮單視：COP單考慮單視：COP原近剪面-1, =面x z,yz確定有90度視 z=- (1,1, (1,1,齊次W標(biāo)下單影矩陣齊次W標(biāo)下單影矩陣0100001 M注意這n矩陣與遠(yuǎn)剪面視除法(x,y,z,1)x= -x/z, y視除法(x,y,z,1)x= -x/z, y= -y/z, z= -論值o么正影就r所期望2此矩陣N00100000N 0與選=與選=(near+far)/(far =2near*far/(nearTz=-z=rx= 1,y= 規(guī)z= z=規(guī)z= z= z= z= x= x= z= z= 但這選保證如果原來剪體內(nèi)z1z2,那么 然公_z = -(+/z)意味著由于規(guī)W離非小Y更o如OpenGLglFrustum可以O(shè)penGLglFr