【计算机图形学】计算机图形学中的坐标系统

1、简介

　　马三最近开始学习计算机图形学了，买了两本书，其中一本是国内的，仍是什么大学的教材，不过写得真不咋样啊。另一本是大名鼎鼎的《计算机图形学》第四版。最近接触了下计算机图形学中的坐标系统，作个笔记。

2、计算机图形学中的坐标系统

1.建模坐标系（MC）

　　建模坐标系是一个局部坐标系，同时能够是一个典型的平面直角坐标系，它的出现主要是为了模型构建与变换的方便。通常而言，咱们老是习惯与将基本形体或图形与某些位于物体上的角点、中心点或靠近它们的点联系起来考虑，好比在建立圆形的时候，通常将圆心做为参考点来建立圆周上其余各点，这时实质上就构建了一个以圆心为原点的参考坐标系。在对圆形进行变换时，相似地，通常以圆心为参考点来进行变换，也较为直观与方便。

2.世界坐标系（WC）

　　一旦对物体进行了建模，下一步就是将各个对象或者图形组合放到咱们但愿绘制的平面场景中。如上所述，每个对象在建立时都有自身的建模坐标系，当咱们将其组合放置在一块儿时，为了肯定每个对象的位置及其余对象的相对位置，就必须抛弃每个对象自身的坐标系，将其归入到一个统一的坐标系中，这个坐标系称为世界坐标系，也称用户坐标系，它是一个全局坐标系，也是一个典型的平面直角坐标系。这个过程实质上是将一个物体从局部空间组合装配到世界空间的变换过程。

3.观察坐标系（VC）

　　当二维图形场景肯定后，用户可根据图形显示的要求定义观察区域和观察方向，获得所指望的显示结果，这实际上是须要定义视点（或照相机）的位置与方向，完成从观察者角度对整个世界坐标系内的对象进行从新定位和描述，简化后续二维图形在投影面成像的推导和计算。所以，有必要引入观察坐标系来完成这件事情。下图即为观察坐标系示意图：

　　^{图1：观察坐标系}

4.规范化设备坐标系（NDC）

　　为了使观察处理独立于输出设备，咱们能够将对象描述转换到一个中间坐标系，这个坐标系既独立于设备，又能够容易地转变成设备坐标系。一般将这个中间坐标系称为规范化设备坐标系，其坐标范围为 [0,1]，这样可使二维观察结果独立于可能使用的各类输出与显示设备，提升应用程序的可移植性与设备无关性。

5.设备坐标系（DC）

为了便于输出二维观察结果，DC用于定义图像空间，也称为屏幕坐标系或者像素坐标系。它主要是用于某一特殊的计算机图形显示设备表面的像素定义，在多数状况下，对于每个具体的显示设备，都有一个单独的坐标系。在定义了显示窗口的状况下，可进一步在设备坐标系中定义称为视区的有限区域。视区的成像即为实际所观察到的。设备坐标系通常都与特定的输出设备相联系，其坐标系是离散的整数值。

 　　为了便于理解上述概念，下面放几张示意图：

　

　　　^{图2：坐标系转换过程}

　

　　^{图3：坐标系转换流程示意图}

 

 

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做者：马三小伙儿
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