01 三维观察流水线

02 三维观察变换-模视变换

1.如何进行三维场景观察？

物体在世界坐标系内的物理位置并没有发生改变。
改变观察点的位置。

2.观察变换-建立观察（相机）坐标系

在世界坐标系中确定观察点（相机）；
观察坐标系的原点放在观察点；
观察方向沿着z轴, 即z轴指向被观察物体参考点P；
观察坐标系采用左手坐标系。

3.世界坐标系到观察坐标系的变换-模视变换

把这点在世界坐标系下的坐标转换为在观察坐标系下的坐标。

实现思路：

将世界坐标系与观察坐标系重合，即将世界坐标系的原点Ow平移到观察坐标系的原点Ov,然后将右手世界坐标系变换为左手观察坐标系。

具体步骤：

第一步：世界坐标系原点到视点的平移变换。
第二步：绕y1轴顺时针旋转（180-α）角变换。
第三步：绕x2轴逆时针旋转（90-β）角变换。
第四步：关于y3OvZ3面反射变换。

03 投影变换概述

概念：
将三维物体变为二维图形的表示过程。

前提条件：
投影时平面几何投影（投影线是直线，投影面是平面。）

分类：

1.平行投影变换

基本概念：
投影中心：发出投影线的点，在无穷远点。（像太阳）
投影线：相互平行。
分类：正平行和斜平行投影。

正平行投影的性质：
直线投影大小与线段和投影面之间的距离无关。

正平行投影变换：
点（x,y,z）在xoy平面的正投影只需要去掉z坐标，为（x，y).

正平行投影的变换矩阵：

斜平行投影-轴测投影

2.透视投影变换

基本概念

投影线：不平行。
投影中心：到投影面的距离是有限的。
特点：所有的投影线都从空间一点投射，离视点近的物体投影大，离视点远的物体投影小，小到极点消失，称为灭点。三维物体中有多少组平行线就有多少个灭点。
主灭点：在坐标轴上的灭点。

分类：

观察坐标系到屏幕坐标系的变换：
屏幕坐标系和观察坐标系一样都为左手坐标系。

一点透视的变换矩阵

投影后屏幕坐标：

透视投影的观察体-观察空间

计算透视投影的伪深度坐标

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