第6章2二维观察及裁剪.ppt
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1、6.4 两维观察,6.4.1 基本概念 在计算机图形学中,将在用户坐标系中需要进行观察和处理的一个坐标区域称为窗口(Window) 将窗口映射到显示设备上的坐标区域称为视区(Viewport),要将窗口内的图形在视区中显示出来,必须经过将窗口到视区的变换(Window-Viewport Transformation)处理,这种变换就是观察变换)。,观察坐标系(View Coordinate)和规格化设备坐标系(Normalized Device Coordinate) 观察坐标系是依据窗口的方向和形状在用户坐标平面中定义的直角坐标系。 规格化设备坐标系也是直角坐标系,它是将二维的设备坐标系规格
2、化到(0.0,0.0)到(1.0,1.0)的坐标范围内形成的。,引入了观察坐标系和规格化设备坐标系后,观察变换分为如下图所示的几个步骤,通常称为二维观察流程。,变焦距效果,整体放缩效果,漫游效果,6.4.3 窗口到视区的变换,要将窗口内的点(xw,yw)映射到相对应的视区内的点(xv,yv)需进行以下步骤: (1) 将窗口左下角点移至用户系统系的坐标原点 (2) 针对原点进行比例变换 (3) 进行反平移,6.5 裁剪,在二维观察中,需要在观察坐标系下对窗口进行裁剪,即只保留窗口内的那部分图形,去掉窗口外的图形。 假设窗口是标准矩形,即边与坐标轴平行的矩形,由上(y=wyt)、下(y=wyb)、
3、左(x=wxl)、右(x=wxr)四条边描述。,6.5.1 点的裁剪,6.5.2 直线段的裁剪,假定直线段用p1(x1,y1)p2(x2,y2)表示。 直线段和剪裁窗口的可能关系: 完全落在窗口内 完全落在窗口外 与窗口边界相交,实交点是直线段与窗口矩形边界的交点。 虚交点则是直线段与窗口矩形边界延长线或直线段的延长线与窗口矩形边界的交点。,1. Cohen-Sutherland算法 基本思想:对每条直线段p1(x1,y1)p2(x2,y2)分三种情况处理: (1) 直线段完全可见,“简取”之。 (2) 直线段完全不可见,“简弃”之。 (3) 直线段既不满足“简取”的条件,也不满足“简弃”的条
4、件,需要对直线段按交点进行分段,分段后重复上述处理。,编码:对于任一端点(x,y),根据其坐标所在的区域,赋予一个4位的二进制码D3D2D1D0。(上下右左) 编码规则如下: 若xwxr,则D1=1,否则D1=0; 若ywyt,则D3=1,否则D3=0。,裁剪,裁剪一条线段时,先求出端点p1和p2的编码code1和code2,然后: (1)若code1|code2=0,对直线段应简取之。 (2)若code1&code20,对直线段可简弃之。 (3)若上述两条件均不成立。则需求出直线段与窗口边界的交点。在交点处把线段一分为二,其中必有一段完全在窗口外,可以弃之。再对另一段重复进行上述处理,直到该
5、线段完全被舍弃或者找到位于窗口内的一段线段为止。,求交:假定直线的端点坐标为(x1,y1)和(x2,y2) 左、右边界交点的计算: 上、下边界交点的计算:,算法的步骤: (1)输入直线段的两端点坐标:p1(x1,y1)、p2(x2,y2),以及窗口的四条边界坐标:wyt、wyb、wxl和wxr。 (2)对p1、p2进行编码:点p1的编码为code1,点p2的编码为code2。 (3)若code1|code2=0,对直线段应简取之,转(6);否则,若code1&code20,对直线段可简弃之,转(7);当上述两条均不满足时,进行步骤(4)。 (4)确保p1在窗口外部:若p1在窗口内,则交换p1和
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