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计算机图形处理技术是计算机科学中的一个重要领域,它涉及如何创建、操作和显示图形数据。本资料主要涵盖了两个核心知识点:计算机图形的表示方法和图形变换。
一、计算机图形表示方法
计算机图形的表示方法主要包括栅格数据结构和四叉树表示法。栅格数据结构是最常见的图形表示方式,它将图形区域划分为一个网格阵列,每个网格单元都有特定的颜色属性(RGB)。点、线和面分别通过单个栅格、一组相邻的相同属性栅格和一片相同属性的栅格来表达。四叉树表示法则是一种更高效的数据结构,尤其适用于处理具有多种属性的图像。它通过递归地将2n×2n的图像区域分割为四个象限,如果区域内属性单一,则不再细分,形成一棵倒向树。树的根节点代表整个区域,叶子节点表示不能再分割的单一同质块,而树叉则表示需要继续分割的区域。
二、图形变换
在计算机图形学中,图形变换是将几何物体从一个坐标系统转换到另一个坐标系统的过程,以便更好地在显示设备上呈现和观察。主要有以下几种坐标系统:
1. 世界坐标系统(World Coordinate System):这是场景中所有图形对象的基准坐标系统,包含了观察者的位置、视线等信息。
2. 局部坐标系统(Local Coordinate System):为方便分析物体的几何特性,每个物体可以有自己的局部坐标系,独立于世界坐标系。通过定义局部坐标系原点在世界坐标系中的位置,再应用几何变换,可以将物体放置在合适的世界坐标位置。
3. 观察坐标系统(Viewing Coordinate System):以观察者的位置为原点,基于观察向量定义。它是左手坐标系,用于从观察者的视角重新定位和简化世界坐标系中的物体。
4. 像面(视平面)坐标系统:二维坐标系统,定义了物体在成像面上的投影。通过设定成像面与视点的关系,确定物体在屏幕上的位置,常通过窗口区域来选择显示部分。
图形变换包括平移、旋转、缩放和投影等操作,这些操作在图形渲染、动画制作和虚拟现实等领域中起到关键作用。例如,平移改变物体的位置,旋转改变物体的方向,缩放调整物体的大小,而投影则是将三维物体映射到二维成像面上,如透视投影和平行投影。
总结来说,计算机图形处理技术涵盖了图形的存储和表示,以及在不同坐标系统间的转换,这些都是构建复杂图形场景和实现真实感渲染的基础。通过理解这些概念和技术,可以更好地设计和实现各种计算机图形应用。