计算机图形学06-三维观察.pptx

第6讲：三维观察第6章：三维观察§6.1 三维观察流水线通常图形输出设备（显示器，绘图仪等）都是二维的,所以要将三维坐标系下图形上各点的坐标转化为某一平面坐标系下的二维坐标世界坐标建模坐标建模变换观察与投影变换投影坐标视口变换设备坐标世界坐标场景变换到设备坐标的流程 观察投影是指在观察空间下进行的图形投影。 投影变换就是把三维立体（或物体）投射到观察平面上得到二维平面图形。第6章：三维观察观察平面yviewvuxviewzviewnywyviewxviewzviewP0NPrefzwxw输入的V调整后的VN2. 观察变换 6.2.1 三维观察坐标系参数（1）观察平面法向量（2）观察向上向量（3）uvn观察坐标系统6.2.1 三维观察坐标系参数以固定观察参考点从不同方向观察一场景 通过固定N的方向、改变观察参考点位置而生成移镜效果 ②观察坐标系z①世界坐标系yxssyxppOszs③投影屏幕坐标系zpOpOθyxP6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（1）观察变换坐标系6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（2）变换过程① 原点到视点的平移变换② 绕z1轴的旋转变换 ③ 绕x2轴的旋转变换 ④ 关于y3O3z3面的反射变换 zz1y1O1x1OθxyP6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（2）变换过程①原点到视点的平移变换zz2y2O2x2OθxyP6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（2）变换过程②绕z2（z1）轴的旋转变换θzy3z3O3x3OxyP6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（2）变换过程③绕x3（x2）轴的旋转变换zyxsszsOsOxyθ6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（2）变换过程④关于y3O3z3面的反射变换6.2.2 世界坐标系到观察坐标系的变换（2）变换过程综合变换矩阵为（P’=M×P形式 ）：第6章：三维观察投影平面AA’投影中心B’B透视投影投影平面A’A投影线是平行的投影中心在无穷远处B’B平行投影线段AB的平面几何投影6.3 投影变换6.3.1 投影分类正投影(三视图)正等测正平行投影正轴测投影正二测平行投影正三测斜等测斜平行投影投影斜二测一点透视透视投影二点透视三点透视6.3.1 投影分类投影方向投影方向投影平面法向投影平面法向α投影平面投影平面（a）正投影（b）斜投影6.3.2 平行投影平行投影可分成两类：正投影和斜投影。ZZ投影方向投影方向投影平面投影平面XYXY(a)三视图(b)正轴测（1）正投影 正投影又可分为：三视图和正轴测图。 当观察平面与某一坐标轴垂直时，得到的投影为三视图；否则，得到的投影为正轴测图。① 三视图 三视图包括主视图、侧视图和俯视图三种，观察平面分别与 Y轴 、X轴和Z轴垂直。主视图将三维物体向XOZ 面（又称V面）作垂直投影（即正平行投影），得到主视图。其综合变换式为：b. 俯视图三维物体向XOY 面（又称H面）作垂直投影得到俯视图(1) 投影变换(2) 使H 面绕x轴负转90°(3) 使H 面沿z方向平移一段距离-z0其综合变换式为：c. 侧视图获得侧视图是将三维物体往YOZ面（侧面W）作垂直投影。(1)侧视图的投影变换(2)使W 面绕z轴正转90°(3)使W 面沿负x方向平移一段距离x0其综合变换式为：ZZZZOOZZO投影平面投影平面 投影平面XXXOOOYYYXXXY（a）正等测（b）正二测（C）正三测YY②正轴测图正轴测有等轴测、正二测和正三测三种。?当观察平面与三个坐标轴之间的夹角都相等时为正等轴测；?当观察平面与两个坐标轴之间的夹角相等时为正二测；?当观察平面与三个坐标轴之间的夹角都不相等时为正三测。正轴测投影变换正等轴测投影变换正二轴测投影变换斜二轴测投影变换正等轴测投影的几何画法正轴测投影变换正轴测投影方式：先将三维实体分别绕两个坐标轴旋转一定的角度，然后再向由这两个坐标轴所决定的坐标平面作正投影。正轴测投影有三种方式：一种是先将三维实体绕X 轴和Y 轴分别旋转一定的角度，然后再向XOY平面（H 面）作正投影第二种是先将三维实体绕X 轴和Z 轴分别旋转一定的角度，然后再向XOZ平面（V 面）作正投影；第三种是先将三维实体绕Y 轴和Z 轴分别旋转一定的角度，然后再向YOZ平面（W 面）作正投影。最常用的是第二种方式正轴测投影变换第二种方式的正轴测投影过程为：①将三维实体绕z轴逆时针转α角；②将三维实体绕x轴顺时针转β角；③向xoz平面（V面）作正投影。其变换矩阵为： 正投影的例子： 若有一个边长为100的正六面体，其各顶点坐标为:O（0, 0, 0），A（0, 0, 100），B（100, 0, 100），C（100, 100, 100），D（0, 100, 100），E（100, 0, 0），F（100, 100, 0）