文档介绍：(一)
苏小红
哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院
真实感图形生成
1
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
2
取景变换(1/5)
场景坐标系
场景的局部坐标系
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
也称摄像机坐标系,或者视点坐标系
完成取景变换所需建立的第一个坐标系
3
取景变换(2/5)
建立观察坐标系的步骤
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
确定观察方向,即视线方向
一般取深度坐标轴,即ze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
一般取过视点且垂直于视线方向的平面,即xeye平面
4
取景变换(3/5)
场景坐标系
一般取右手坐标系
观察坐标系
通常取左手坐标系
符合人们的观察习惯
xw
zw
yw
ze
xe
ye
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
5
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
6
取景变换(5/5)
场景坐标系原点平移到视点位置E
绕xe轴逆时针旋转90º
绕ye轴顺时针旋转Ψ角
绕xe轴逆时针旋转θ角
调整x轴指向
对x轴作对称变换
xw
zw
yw
ze
xe
ye
E
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
ye
E
O
Cx
Cy
Cz
Ψ
θ
θ
7
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
图像空间(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
8
背面剔除算法
背面剔除算法
法向向量N
视线向量V
法向向量N
法向向量N
<90°
<90°
可见
可见
不可见
>90°
9
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MIT提出
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