第08部分-計(jì)算機(jī)圖形學(xué)-裁剪-060407

1、裁 剪Ray1內(nèi)容圖形觀察/變換/顯示直線段裁剪多邊形裁剪字符裁剪圖形觀察、變換與顯示二維圖形輸出流水線二維變換二維裁剪規(guī)范化變換/窗口-視區(qū)變換工作站變換觀察變換圖形顯示用戶域用戶域用戶定義設(shè)計(jì)對(duì)象的連續(xù)無(wú)限的二維或三維空間。窗口在用戶域中指定的一個(gè)區(qū)域，用戶只能將該區(qū)域的圖形輸出到圖形設(shè)備上。窗口是用戶域的一個(gè)子域。窗口一般是矩形區(qū)域，可用其左下角點(diǎn)和右上角點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)表示。通常窗口的邊界與坐標(biāo)軸平行。窗口可以嵌套。110視區(qū)viewport規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系：用一個(gè)單位正方形定義的一個(gè)虛擬顯示設(shè)備的顯示區(qū)域，且單位正方形的左下角位于坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)。目的與作用：引入一個(gè)與顯示設(shè)備

2、無(wú)關(guān)的工具描述顯示區(qū)域。使應(yīng)用程序與圖形設(shè)備無(wú)關(guān)，增強(qiáng)應(yīng)用程序的可移植性。窗口（wx,wy）1100視區(qū)（vx,vy）窗口-視區(qū)變換窗口定義顯示什么；視區(qū)定義在何處顯示矩陣表達(dá)式：HV0工作站視區(qū)設(shè)備/圖像坐標(biāo)系工作站變換：將規(guī)范化坐標(biāo)變換為離散設(shè)備/圖像坐標(biāo)。它本質(zhì)上是第二個(gè)窗口-視區(qū)變換。110規(guī)范化設(shè)備坐標(biāo)系屏幕區(qū)工作站變換 1 主菜單區(qū)2 子菜單區(qū) 4 提示信息區(qū) 3 圖形顯示區(qū)視圖分區(qū)設(shè)備坐標(biāo)系(DC)圖形輸出設(shè)備(如顯示器、繪圖機(jī))上的坐標(biāo)系是一個(gè)二維平面坐標(biāo)系定義域是整數(shù)域且有界 屏幕域屏幕域是圖形設(shè)備上輸出圖形的最大區(qū)域屏幕域是有限的整數(shù)域，如分辨率為1024768的顯示器，其

3、屏幕域 DC 可定義為： DC010230767視圖區(qū)用戶在屏幕域內(nèi)指定的用于顯示圖形的區(qū)域用設(shè)備坐標(biāo)定義，一般定義成矩形，由其左下角點(diǎn)和右上角點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)定義一個(gè)屏幕可以定義多個(gè)視圖區(qū)，并且視圖區(qū)可以嵌套屏幕域和視圖區(qū)直線段裁剪裁剪裁剪（clipping）是裁去窗口之外物體的一種操作。直線段裁剪直線段裁剪算法是復(fù)雜圖元裁剪的基礎(chǔ)。復(fù)雜的曲線可以通過(guò)折線段來(lái)近似，從而裁剪問(wèn)題也可以化為直線段的裁剪問(wèn)題。Cohen-Sutherland裁剪基本思想對(duì)于每條線段P1P2分為三種情況處理分為三種情況處理:若P1P2完全在窗口內(nèi)，則顯示該線段P1P2，簡(jiǎn)稱“取”。若P1P2明顯在窗口外，則丟棄該線段，簡(jiǎn)稱

4、“棄”。若線段不滿足“取”或 “棄”的條件，則在交點(diǎn)處把線段分為兩段。其中一段完全在窗口外，可棄之。然后對(duì)另一段重復(fù)上述處理。用編碼方法判斷以上三種情況采用4位編碼code1=0且code2=0P1P2完全在窗口內(nèi)“取”code1&code20P1P2明顯在窗口外“棄” 既不是1又不是2的其它情況在交點(diǎn)處把線段分為兩段，其中一段完全在窗口外，可棄之，另一段重復(fù)上述處理。計(jì)算線段與窗口邊界交點(diǎn)的具體算法#define LEFT 1#define RIGHT 2#define BOTTOM 4#define TOP 8if(LEFT&code !=0)x=XL;y=y1+(y2-y1)*(XL-x

5、1)/(x2-x1);else if(RIGHT&code !=0)x=XR;y=y1+(y2-y1)*(XR-x1)/(x2-x1);else if(BOTTOM&code !=0)y=YB;x=x1+(x2-x1)*(YB-y1)/(y2-y1);else if(TOP & code !=0)y=YT;x=x1+(x2-x1)*(YT-y1)/(y2-y1);中點(diǎn)分割法求線段與窗口的交點(diǎn)A、B分別為距P0、P1最近的可見(jiàn)點(diǎn)，Pm為P0P1中點(diǎn)從P0出發(fā)找最近可見(jiàn)點(diǎn)的方法先求出P0P1的中點(diǎn)Pm若P0Pm不是顯然不可見(jiàn)的，并且P0Pm在窗口中有可見(jiàn)部分，則距P0最近的可見(jiàn)點(diǎn)一定落在P0Pm上

6、，所以用P0Pm代替P0P1；否則取PmP1代替P0P1；再對(duì)新的P0P1求中點(diǎn)Pm。重復(fù)上述過(guò)程，直到PmP1長(zhǎng)度小于給定的控制常數(shù)為止，此時(shí)Pm收斂于交點(diǎn)。從P1出發(fā)找最近可見(jiàn)點(diǎn)采用上面類似方法Cyrus-Beck算法ANP2P1P(tl)P(tu)P(t)=(P2-P1)t+P1N(P(t)-A)0，P(t)在多邊形內(nèi)側(cè)N(P(t)-A)=0，P(t)在多邊形邊線N(P(t)-A)0，P(t)在多邊形外側(cè)N是內(nèi)法向量P(t)=(P2-P1)t+P1梁友棟算法算法簡(jiǎn)介梁友棟算法是Cyrus-Beck算法的特例當(dāng)凸多邊形是矩形窗口時(shí)， Cyrus-Beck算法便退化為梁友棟算法邊內(nèi)法向量邊上

7、點(diǎn)AP1-At=-N(P1-A)/N(P2-P1)X=XL(1,0)(XL,Y)(X1-XL,Y1-Y)-(X1-XL)/(X2-X1)X=XR(-1,0)(XR,Y)(X1-XR,Y1-Y)-(X1-XR)/(X2-X1)Y=YB(0,1)(X,YB)(X1-X,Y1-YB)-(Y1-YB)/(Y2-Y1)Y=YT(0,-1)(X,YT)(X1-X,Y1-YT)-(Y1-YT)/(Y2-Y1)程序?qū)崿F(xiàn)void LB_LineClip(x1,y1,x2,y2,XL,XR,YB,YT)float x1,y1,x2,y2,XL,XR,YB,YT;float dx,dy,u1,u2;tl=0;tu=

8、1;dx =x2-x1;dy =y2-y1;if(ClipT(-dx,x1-Xl,&u1,&u2)if(ClipT(dx,XR-x1, &u1,&u2)if(ClipT(-dy,y1-YB, &u1,&u2)if(ClipT(dy,YT-y1, &u1,&u2)displayline(x1+u1*dx,y1+u1*dy, x1+u2*dx,y1+u2*dy)return;bool ClipT(p,q,u1,u2)float p,q,*u1,*u2; float r;if(p*u2)return FALSE;else if(r*u1) *u1=r;return TRUE;else if(p0)r=p/q;if(r*u1)return FALSE;else if(r*u2)*u2=r;return TRUE;else if(q0) return FALSE;return TRUE;多邊形裁剪基本思想一次用窗口的一條邊裁剪多邊形?？紤]窗口的一條邊以及延長(zhǎng)線構(gòu)成的裁剪線該線把平面分成兩個(gè)部分:可見(jiàn)一側(cè)；不可見(jiàn)一側(cè)。多邊形的各條邊的兩端點(diǎn)S、P。它們與裁剪線的位置關(guān)系只有四種：情況（1）僅輸出頂點(diǎn)P；情況（2）輸出0個(gè)頂點(diǎn)；情況（3）輸出線段SP與裁剪線的交點(diǎn)I；情況（4）輸出線段SP與裁剪線的交點(diǎn)I和終點(diǎn)P.字符裁剪字符裁剪分類串精度：將包圍字串的外接矩形對(duì)窗口作裁剪