07_3D Viewing

1、1绘绘 制制计算机图形学河南理工大学 计算机学院 侯守明三维显示 客体:被观察者 主体:观察者 建模:客体 绘制:主体2信息来源,三维信息反映,二维3三维显示 建模：用于建立物体的三维计算机图形学表示。4三维显示 绘制：对建模表示后的物体进行可视化，即根据三维物体模型生成二维图像。具体化？具体化？二维图像绘制 三维信息5问题？问题？6绘制 已知：三维数据已知：三维数据 目标：二维图像目标：二维图像 约束条件：像一只兔子约束条件：像一只兔子如何解决？如何解决？绘制 例子? 绘画7绘制 照相 区别?8区别 照相机面对实物,计算机面对三维数据 显示结果:相片或显示屏,显示器 数码相机利用光感应式CC

2、D或CMOS电子传感器把光学影像转换成电子数据 计算机绘制靠什么? 算法/程序 下一步? 1. 三维数据到三维形体 2. 相机模拟:三维形体到二维图像9三维数据至三维形体 如何实现? 坐标系建立了数字和图形之间的联系 世界坐标系10Camera Simulation 照相关键步骤? 1. 将相机置于三角架上11Camera Simulation 2. 调焦按快门 3. 冲洗照片12问题分析 以合适的距离、角度观察物体 设置视点 把客体纳入以主体为中心的世界 以主体为中心:观察坐标系,观察坐标 世界坐标到观察坐标13观察变换观察变换问题分析 使物体能以合适的位置、大小和方向显示出来 设置成像面

3、三维物体至二维图像 观察坐标到投影坐标14投影变换投影变换 图像在投影面上 必须在屏幕上显示! 图像须从投影面搬到屏幕 如何搬? 投影坐标到屏幕坐标问题分析15视口变换视口变换16绘制pipeline1.观察变换观察变换2.投影变换投影变换3.视口变换视口变换View Transformation 将世界坐标系中的物体转换为观察坐标系下17如何解决如何解决? ?能否简化能否简化? ?二维情况二维情况? ?View Transformation 3D，2D18问题是什么问题是什么? ?19 坐标系变换问题问题：已知p点在xoy坐标系下坐标为求P点在新坐标系xoy下的坐标观察变换基本问题观察变换基

4、本问题( , )x y( ,)x y20分析：分析：坐标系变换坐标系变换21可以分两步进行：坐标系变换坐标系变换回归观察变换 观察变换如何实现？2223观察变换步骤观察变换步骤：(1) 平移视点到世界坐标系原点 Viewing Transformationxyzxvyvzvo(b) 平移观察坐标系24观察变换步骤观察变换步骤：(2) 进行旋转变换分别让xv、yv和zv轴对应到世界坐标系中的x、y和z轴。Viewing Transformationxyzxvyvzvo(b) 平移观察坐标系xyzxvyvzvo(c) 旋转观察坐标系再说观察变换 世界坐标系-右手法则 观察坐标系-左手,右手法则 如

5、何处理？2526绘制pipeline1.观察变换观察变换2.投影变换投影变换3.视口变换视口变换Projection Transformation 投影:三维物体到二维图像 投影变换特点 多对一映射 求交2728绘制pipeline1.观察变换观察变换2.投影变换投影变换3.视口变换视口变换窗口窗口视区视区设窗口的四条边界视区的四条边界已知窗口内一点 Pw (Xw,Yw)，求屏幕视区中的点Pv（Xv,Yv）?29Viewport Transformation,LRBTLRBTW W W WV V V V30Viewport TransformationvLwLRLRLwLvRLLRLXVXWVVWWXWXVVVWW31绘制pipeline1.观察变换观察变换2.投影变换投影变换3.视口变换视口变换其它 建模变换 规范化变换32Modeling Transformation 将建模坐标系中的物体转换为世界坐标系中 简单到复杂,局部到全局,装配33如何解决如何解决? ?Modeling Transformation34简化简化继续简化继续简化?问题问题?35 坐标系变换问题问题：已知p点在xoy坐标系下坐标为求P点在新坐标系xoy下的坐标变换问题变换问题( , )x y