是在二維方法基礎(chǔ)上增加了對z坐標(biāo)的考慮得到的。與二維變換類似,引入齊次坐標(biāo)表示,即:三維空間中某點(diǎn)的變換可以表示成點(diǎn)的齊次坐標(biāo)與四階的三維變換矩陣相乘。
一、平移變換
二.比例變換
例如:對長方體進(jìn)行比例變換,
三、旋轉(zhuǎn)變換
跟二維的相同
四、對稱變換
有關(guān)于坐標(biāo)平面、坐標(biāo)軸的對稱變換
(1)關(guān)于坐標(biāo)平面的對稱
繞哪個面變換,那個面不變
變換矩陣為:
其它均類似(2)關(guān)于坐標(biāo)軸變換
6.2 投影變換
投影變換就是把三維物體投射到投影面上得到二維平面圖形
兩種投影法的本質(zhì)區(qū)別在于:透視投影的投影中心到投影面之間的距離是有限的;而另一個的距離是無限的。
一、中心(透視)投影
特點(diǎn):投影線均通過投影中心,物體的投影視圖由計算投影線與觀察平面交點(diǎn)而得
在投影中心相對投影面確定的情況下,空間的一個點(diǎn)在投影面上只存在唯一一個投影。
透視投影生成真實(shí)感視圖,但不保證相關(guān)比例。
二、平行投影
1、把透視投影的中心移至無窮遠(yuǎn)處,則各投影線稱為相互平行的直線,這種投影
2、分為正投影和斜投影
3、特點(diǎn):保持物體的有關(guān)比例不變
三、平面集合投影的分類
6.3 三視圖
一、
1、根據(jù)投影面與坐標(biāo)軸的夾角可分為兩類:三視圖和正軸側(cè)圖。
當(dāng)投影面與某一坐標(biāo)軸垂直時,得到的投影為三視圖,這是投影方向與這個坐標(biāo)軸的方向一致;否則,得到的投影為正軸側(cè)圖
2、三視圖包括主、側(cè)、俯視圖三種,投影面分別于x/y/z軸垂直
3、優(yōu)點(diǎn):反映形體的實(shí)際尺寸,工程制圖中常用三視圖來測量形體間的距離、角度以及相互位置關(guān)系。
4、缺點(diǎn):三視圖上只有物體一個面的投影,只有將三個圖放在一起,才能綜合物體的空間形狀
二、三視圖的計算
1>確定三維物體上個點(diǎn)的位置坐標(biāo)
2>引入齊次坐標(biāo),求出所做變換相應(yīng)的變換矩陣
3>將所做變換用矩陣表示,通過運(yùn)算求得三維物體上各點(diǎn)經(jīng)變換后的點(diǎn)坐標(biāo)值
4>由變換后得到的二維點(diǎn)繪出三維物體投影后的三視圖
三、
1>主視圖:將三維物體xoz面(又稱v面)做垂直投影,得到主視圖
2>俯視圖:將三維物體xoy面(又稱h面)做垂直投影,得到俯視圖
為了讓其與主視圖在一個平面內(nèi),讓俯視圖繞x軸旋轉(zhuǎn)90°。并讓兩者產(chǎn)生一定的間距,讓其再沿Z軸負(fù)方向移動些距離
3>側(cè)視圖:將三維物體yoz面(又稱w面)做垂直投影,得到側(cè)視圖
三種結(jié)果:
四、正軸側(cè)
1、當(dāng)投影面與三個坐標(biāo)軸之間的夾角都相等時為等軸測
當(dāng)投影面與兩個坐標(biāo)軸之間的夾角都相等時為正二測
投影面與三個坐標(biāo)軸之間的夾角都不相等時為正三測
6.4 透視投影
一、
1、平行投影表示真實(shí)大小和形狀的物體
透視投影表示真實(shí)看到的物體,比軸測圖更富有立體感和真實(shí)感
2、透視投影是為了獲得接近真實(shí)三維物體的視覺效果而在二維的紙或者畫布平面上繪圖或者渲染的一種方法,能逼真地反映形體的空間形象,也稱為透視圖。
是3D渲染的基本概念,也是3D程序設(shè)計的基礎(chǔ)。
3、透視投影圖是用中心投影法形成的,視點(diǎn)在有限遠(yuǎn)處。
4、透視基本原理:位于空間的任何一個點(diǎn),它之所以能被人們的眼睛所看見,是因?yàn)閺脑擖c(diǎn)出發(fā)射出來的一條光線能夠達(dá)到人們的眼睛。
可以通過求出頂點(diǎn)的透視投影而獲得空間任意立體的透視投影
二、
1、透視圖的特點(diǎn):
1>近大遠(yuǎn)小,近高遠(yuǎn)低
2>近長遠(yuǎn)短,近疏遠(yuǎn)密
3>互相平行的直線,其透視會交于一點(diǎn)
2、影響透視的兩個因素:
1>視角:觀察物體的角度
2>視距:眼睛到物體之間的距離
3、透視圖的分類:
1>一點(diǎn)透視:也稱平行透視?;ハ嗥叫械闹本€匯聚成一個點(diǎn),此點(diǎn)稱為滅點(diǎn),而且只有一個,所以稱為一點(diǎn)透視。
2>兩點(diǎn)透視:稱成角透視。通過物體旋轉(zhuǎn)一定角度或者視點(diǎn)轉(zhuǎn)動一定角度
其邊線的延長線會相交于視平行線上立方體左右兩側(cè)的兩點(diǎn)(滅點(diǎn)),所以叫兩點(diǎn)透視
3>、三點(diǎn)透視
一般常見于物體的俯視和仰視,物體各個邊的延長線會分別消失于三個點(diǎn)。
兩點(diǎn)透視是最常用的透視關(guān)系,其次是一點(diǎn)透視,而三點(diǎn)透視只適合表現(xiàn)高大物體,并不常用
三、
1、生成透視投影圖的方法
(1)透視坐標(biāo)與z值成反比,即z值越大,透視坐標(biāo)值越小
(2)D的取值不同,可以對形成的透視圖有放大和縮小的功能。當(dāng)d值較大時,形成的透視圖越大,反之縮小。
第一個矩陣為透視變換矩陣,第二個矩陣為在x0y面上投影
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