chap3计算机动画的图形基础-1(2学时).ppt

计算机动画,软件学院：武剑洁,2019/5/12,1,Part1 概述,Chap1 传统动画与计算机动画 Chap3 计算机动画的图形基础,2019/5/12,2,Chap3 计算机动画的图形基础,图形及其动态显示 颜色模型 图形变换 曲线和曲面,2019/5/12,3,1图形及其动态显示,图形与图像 点阵图与矢量图 动态图形显示,2019/5/12,4,1图形及其动态显示,图形 通过计算机处理、生成、显示和输出的就是图形 图像 实际拍摄、卫星遥感获得或印刷得到的画面是图像,2019/5/12,5,1图形及其动态显示,图形,2019/5/12,6,1图形及其动态显示,图像,2019/5/12,7,1图形及其动态显示,图形与图像的区别 图形 矢量表示 矢量文件存储生成图形所需的坐标、形状、颜色等几何与非几何数据的集合，可反映图的内在联系 图像 点阵表示 点阵文件存储各像素点的颜色值,2019/5/12,8,1图形及其动态显示,矢量图 由数学方程、数字形式对画面进行描述 占用空间小，容易编辑和修改 但显示时需要进行扫描转换 点阵图 由像素点组成的图 需要大量存储空间,2019/5/12,9,1图形及其动态显示,点阵图,矢量图,2019/5/12,10,1图形及其动态显示,动态图形显示 一系列画面 连续播放,每秒12帧,每秒24帧,2019/5/12,11,1图形及其动态显示,动态图形显示 显示方式 预先生成画面并存储在硬盘中 实时生成画面和显示，利用双缓冲，一个显示前一帧，一个写入当前帧，当前这帧完成后将两个帧缓冲器功能交换，即写入的用于显示，显示的用来写入下一帧,2019/5/12,12,Chap3 计算机动画的图形基础,图形及其动态显示 颜色模型 图形变换 曲线和曲面,2019/5/12,13,2颜色模型,光与彩色 三基色原理 各种颜色模型 颜色管理技术,2019/5/12,14,2颜色模型,物体的颜色与光的照射有关 光是什么 颜色是什么,2019/5/12,15,2颜色模型,光 光是电磁辐射中人眼可以觉察到的那部分 太阳光由各种波长的等量光混合而成 颜色 颜色是客观存在于自然界的一种物理现象 颜色是人眼的一种生理感觉,2019/5/12,16,2颜色模型,颜色 色调(Hue)：反映颜色类别，取决于占支配地位的主光波波长 饱和度(Saturation)：彩色光所呈现的浓度 色调和饱和度称色度，表示光的彩色类别 亮度(Lightness)：光作用于人眼时引起的明亮程度,2019/5/12,17,2颜色模型,颜色 色调：色彩的调性（偏红，偏绿，偏蓝） 饱和度：颜色的饱和程度 亮度：反映图片的明亮度（亮，暗）,2019/5/12,18,2颜色模型,色调变化 纯正的红色，色调：0 绿色，色调：80 蓝色，色调：160,2019/5/12,19,2颜色模型,饱和度变化 纯正的红色，饱和度：240 饱和度减少：100 饱和度减少：40,2019/5/12,20,2颜色模型,亮度变化 纯正的红色，亮度：120 亮度提高：200 亮度降低：40,2019/5/12,21,2颜色模型,三基色原理 人眼有3种感受细胞，各自对应一种基色 各种彩色感觉由适当选择的三基色按照不同比例混合而成 三基色相互独立 红 绿 蓝,2019/5/12,22,2颜色模型,彩色的形成 加色法 减色法,2019/5/12,23,2颜色模型,加色法 利用发光显示的原理，3支电子枪分别轰击红、绿、蓝三种荧光物质并在显示屏上混合成各种彩色 举例：彩色CRT 3基色：红、绿、蓝,2019/5/12,24,2颜色模型,加色法,2019/5/12,25,2颜色模型,减色法 利用反射光线显示颜色的原理，因吸收了天然白光中的一部分而呈现出未被颜料所吸收而反射出的那部分色光颜色，即从白光中减去（吸收）三基色中的一种或两种基色而生成不同彩色 举例：彩色印刷、艺术绘画 3基色：黄、品红、青，再加上黑色,2019/5/12,26,2颜色模型,减色法,红,黄,蓝,品红,黑,绿,青,白,2019/5/12,27,2颜色模型,RGB模型 CIE模型（与设备无关） HSV模型 HLS模型,2019/5/12,28,2颜色模型,RGB模型 (r, g, b) r0,1 g0,1 b0,1,2019/5/12,29,2颜色模型,RGB模型 用于规定显示设备中的颜色,2019/5/12,30,2颜色模型,RGB模型 用于规定显示设备中的颜色,2019/5/12,31,2颜色模型,HSV模型 色调：绕圆锥截面度量的角度，H0,1 饱和度：沿圆锥截面的半径方向度量，S0,1 亮度：沿圆锥轴线度量，V0,1,2019/5/12,32,2颜色模型,HSV模型 将色调H、饱和度S、亮度V分开调整,2019/5/12,33,2颜色模型,HLS模型 色调：绕圆锥截面度量的角度，H0,1 饱和度：沿圆锥截面的半径方向度量，S0,1 亮度：沿圆锥轴线度量，V0,1,2019/5/12,34,2颜色模型,颜色管理 随着显示设备、扫描设备和输出设备的发展，如何保证颜色在这些设备之间准确地传递 颜色管理就是使所有与扫描、显示、输出相关的设备，在产生、处理和再现颜色时，保证视觉效果一致，或尽量接近,2019/5/12,35,2颜色模型,颜色管理 选择公共的颜色模型作为颜色描述的基准 对设备制定描述设备特征的电子文件 实现各特征描述文件之间的转换,2019/5/12,36,Chap3 计算机动画的图形基础,图形及其动态显示 颜色模型 图形变换 曲线和曲面,2019/5/12,37,3图形变换,如何描述物体的运动 运动方向：维度 位置的变化：几何变换 形状的变化：几何变换 如何对运动进行显示输出 观察变换 投影表示,2019/5/12,38,3图形变换,坐标系 图形变换过程 正投影图与透视图,2019/5/12,39,3图形变换,维（Dimension） 与物体的运动方向联系起来 1D（1个方向） 2D（2个方向） 3D（3个方向） 4D（3个方向+时间）,2019/5/12,40,3图形变换,坐标系：用于描述物体的运动 直角坐标系 二维坐标系，三维坐标系 左手坐标系，右手坐标系 全局坐标系，局部坐标系,2019/5/12,41,3图形变换,几何变换 参照坐标系不变，物体本身的几何位置或大小发生改变而引起的变换 坐标系变换 物体本身未发生变化，但参照的坐标系有了变化而引起的变换 不管怎样，画面将改变,2019/5/12,42,3图形变换,图形变换的矩阵方法 通过对点的变换来实现,2019/5/12,43,3图形变换,图形变换过程 几何变换 平移、旋转、缩小、放大、错切 观察变换（坐标系变换） 模拟相机，建立观察坐标系 影射变换 将视平面坐标变换到显示屏坐标,2019/5/12,44,3图形变换,三维观察变换,2019/5/12,45,3图形变换,三维裁剪窗口 视平面与显示面的影射变换,2019/5/12,46,3图形变换,因此，图形输出过程为 用户坐标系中的几何变换 用户坐标系到观察坐标系的观察变换 观察坐标系中的裁剪、透视变换 观察坐标系到设备坐标系的影射变换 设备坐标系中的图像变换,2019/5/12,47,3图形变换,图形输出过程,2019/5/12,48,自然坐标系,观察坐标系,设备坐标系,几何变换,裁剪透视变换,图像变换,观察变换,影射变换,3图形变换,正投影图与透视图 为了在平面上表示三维物体，采用正投影或透视投影方法得到 正投影：三视图 透视投影：使用模拟相机模仿实际拍摄