【計算機圖形學】計算機圖形學中的座標系統

1、簡介

　　馬三最近開始學習計算機圖形學了，買了兩本書，其中一本是國內的，仍是什麼大學的教材，不過寫得真不咋樣啊。另一本是大名鼎鼎的《計算機圖形學》第四版。最近接觸了下計算機圖形學中的座標系統，作個筆記。

2、計算機圖形學中的座標系統

1.建模座標系（MC）

　　建模座標系是一個局部座標系，同時能夠是一個典型的平面直角座標系，它的出現主要是爲了模型構建與變換的方便。通常而言，咱們老是習慣與將基本形體或圖形與某些位於物體上的角點、中心點或靠近它們的點聯繫起來考慮，好比在建立圓形的時候，通常將圓心做爲參考點來建立圓周上其餘各點，這時實質上就構建了一個以圓心爲原點的參考座標系。在對圓形進行變換時，相似地，通常以圓心爲參考點來進行變換，也較爲直觀與方便。

2.世界座標系（WC）

　　一旦對物體進行了建模，下一步就是將各個對象或者圖形組合放到咱們但願繪製的平面場景中。如上所述，每個對象在建立時都有自身的建模座標系，當咱們將其組合放置在一塊兒時，爲了肯定每個對象的位置及其餘對象的相對位置，就必須拋棄每個對象自身的座標系，將其歸入到一個統一的座標系中，這個座標系稱爲世界座標系，也稱用戶座標系，它是一個全局座標系，也是一個典型的平面直角座標系。這個過程實質上是將一個物體從局部空間組合裝配到世界空間的變換過程。

3.觀察座標系（VC）

　　當二維圖形場景肯定後，用戶可根據圖形顯示的要求定義觀察區域和觀察方向，獲得所指望的顯示結果，這實際上是須要定義視點（或照相機）的位置與方向，完成從觀察者角度對整個世界座標系內的對象進行從新定位和描述，簡化後續二維圖形在投影面成像的推導和計算。所以，有必要引入觀察座標系來完成這件事情。下圖即爲觀察座標系示意圖：

　　^{圖1：觀察座標系}

4.規範化設備座標系（NDC）

　　爲了使觀察處理獨立於輸出設備，咱們能夠將對象描述轉換到一箇中間座標系，這個座標系既獨立於設備，又能夠容易地轉變成設備座標系。一般將這個中間座標系稱爲規範化設備座標系，其座標範圍爲 [0,1]，這樣可使二維觀察結果獨立於可能使用的各類輸出與顯示設備，提升應用程序的可移植性與設備無關性。

5.設備座標系（DC）

爲了便於輸出二維觀察結果，DC用於定義圖像空間，也稱爲屏幕座標系或者像素座標系。它主要是用於某一特殊的計算機圖形顯示設備表面的像素定義，在多數狀況下，對於每個具體的顯示設備，都有一個單獨的座標系。在定義了顯示窗口的狀況下，可進一步在設備座標系中定義稱爲視區的有限區域。視區的成像即爲實際所觀察到的。設備座標系通常都與特定的輸出設備相聯繫，其座標系是離散的整數值。

 　　爲了便於理解上述概念，下面放幾張示意圖：

　

　　　^{圖2：座標系轉換過程}

　

　　^{圖3：座標系轉換流程示意圖}

 

 

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做者：馬三小夥兒
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