图形观察中涉及的坐标系 ■世界坐标系( World Coordinate System):是现实世 界的坐标系,坐标系方向不能改变。世界坐标系是某场景 内物体,或单个物体各部件的统一参照系 用于计算图形场景中所有图形对象的空间定位和几何 定义 明确某一物体的单元构成,或放入场景的位置 是物体和观察者之间位置、距离、枧线等衡量的标准 2-7
2-7 图形观察中涉及的坐标系 ◼ 世界坐标系（World Coordinate System）：是现实世 界的坐标系，坐标系方向不能改变。世界坐标系是某场景 内物体，或单个物体各部件的统一参照系 – 用于计算图形场景中所有图形对象的空间定位和几何 定义 – 明确某一物体的单元构成，或放入场景的位置 – 是物体和观察者之间位置、距离、视线等衡量的标准
图形观察中涉及的坐标系 ■观察坐标系( ewing Coordinate Systen):相当于照 相机坐标系,用来确定相机胶卷平面的位置和方向,从而 得到期望观察到的视图 一般以视点为原点,通过指定一个垂直于相机的向上向 量来定义 描述从观察者角度对整个世界坐标系内的对象进行重定 位和描述 成像面坐标系( Imaging Coordinate System):在胶卷 平面上的成像坐标系,是观察坐标系中的某个特定投影 2-8
2-8 图形观察中涉及的坐标系 ◼ 观察坐标系（Viewing Coordinate System）：相当于照 相机坐标系，用来确定相机胶卷平面的位置和方向，从而 得到期望观察到的视图 – 一般以视点为原点，通过指定一个垂直于相机的向上向 量来定义 – 描述从观察者角度对整个世界坐标系内的对象进行重定 位和描述 ◼ 成像面坐标系（Imaging Coordinate System）：在胶卷 平面上的成像坐标系，是观察坐标系中的某个特定投影
图形观察中涉及的坐标系 ■规范化设备坐标系( Normalizing Device Coordinate System):独立于具体设备的中间、规范化的设备坐标系 NDc可以很容易地转换为具体设备(如各种显示器、打 印机)的设备坐标系 其坐标范围为0.1 NDC能够使得图形软件在不同的设备之间移植;由规范 化设备坐标系到各图形硬件实际坐标之间的映射由软件 自动实现 ■设备坐标系( Device Coordinate System):每一个具体 的显示设备有独立的设备坐标系 屏幕坐标系中的成像区域称为视图区(或视口,veW 29port)。设备坐标为整数
2-9 图形观察中涉及的坐标系 ◼ 规 范 化 设 备 坐 标 系 （ Normalizing Device Coordinate System）：独立于具体设备的中间、规范化的设备坐标系 – NDC可以很容易地转换为具体设备（如各种显示器、打 印机）的设备坐标系 – 其坐标范围为0..1 – NDC能够使得图形软件在不同的设备之间移植；由规范 化设备坐标系到各图形硬件实际坐标之间的映射由软件 自动实现 ◼ 设备坐标系（Device Coordinate System）：每一个具体 的显示设备有独立的设备坐标系 – 屏幕坐标系中的成像区域称为视图区（或视口，view port）。设备坐标为整数
窗口与视区 ■图形软件包允许指定图形中要显示的部分及在显示器显 示的位置 世界坐标系中要显示的区域称窗口 窗口映射到显示器(设备)上的区域称为视区 窗口定义显示什么;视区定义在何处显示 标准的窗口和视区一般都是矩形 设备 Y世界 窗口 视区 max 视区定义 y mIn Xmax x设备 世界坐标系 世界 2-10 设备坐标系
2-10 窗口与视区 ◼ 图形软件包允许指定图形中要显示的部分及在显示器显 示的位置 – 世界坐标系中要显示的区域称窗口 – 窗口映射到显示器(设备)上的区域称为视区 • 窗口定义显示什么；视区定义在何处显示 • 标准的窗口和视区一般都是矩形 Y世界 窗口 X世界 世界坐标系 Y设备 视区 X设备 设备坐标系 ymax ymin xmin xmax 视区定义
二维观察的流程 在世界坐标系中构造图形或场景:使用建模坐标变换 在世界坐标平面中设置二维的观察坐标系,将世界坐标系 下的描述变换到观察坐标系 ■在观察坐标系下定义视区窗口: 视区窗口通常定义成单位正方形,以保证观察和变换 独立于输出设备 改变视区窗口的位置可以在输出设备的显示区的不同 位置观察物体 也可以通过改变视区窗口的尺寸来改变显示对象的尺 寸和位置 改变视区向上方向矢量可改变视线方向 将观察坐标系下的场景描述映射到规范坐标系的视区 2-11
2-11 二维观察的流程 ◼ 在世界坐标系中构造图形或场景：使用建模坐标变换 ◼ 在世界坐标平面中设置二维的观察坐标系，将世界坐标系 下的描述变换到观察坐标系 ◼ 在观察坐标系下定义视区窗口： – 视区窗口通常定义成单位正方形，以保证观察和变换 独立于输出设备 – 改变视区窗口的位置可以在输出设备的显示区的不同 位置观察物体 – 也可以通过改变视区窗口的尺寸来改变显示对象的尺 寸和位置 – 改变视区向上方向矢量可改变视线方向 – 将观察坐标系下的场景描述映射到规范坐标系的视区