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1、2.1基本概念基本概念2.2图形生成过程图形生成过程2.3图形编辑原理图形编辑原理 第第2章章 图形生成的基本原理图形生成的基本原理2.1 2.1 基本基本概概念念1 1 1 1、用用用用户户户户坐坐坐坐标标标标系系系系：符符符符合合合合右右右右手手手手规规规规则则则则的的的的直直直直角角角角坐坐坐坐标标标标系系系系，用用用用于于于于确确确确定定定定用用用用户户户户作作作作图图图图的的的的自自自自然然然然空空空空间间间间，可可可可以以以以是是是是二二二二维维维维的的的的也也也也可可可可以以以以是是是是三三三三维维维维的的的的，数数数数据据据据范范范范围围围围不不不不受受受受限限限限制制制制，数
2、数数数据据据据类类类类型型型型既既既既可可可可以以以以是是是是整整整整型型型型也也也也可可可可以以以以是是是是实实实实型型型型的的的的。除除除除了了了了必必必必须须须须确确确确定定定定一一一一个个个个绝绝绝绝对对对对坐坐坐坐标标标标系系系系（世世世世界坐标系）以外，还可以确定一些相对坐标系。界坐标系）以外，还可以确定一些相对坐标系。界坐标系）以外，还可以确定一些相对坐标系。界坐标系）以外，还可以确定一些相对坐标系。xyz2 2 2 2、设备坐标系设备坐标系设备坐标系设备坐标系：物理设备提供的作图范围，只能：物理设备提供的作图范围，只能：物理设备提供的作图范围，只能：物理设备提供的作图范围，只能
3、是二维的，由于数据的范围受到物理设备的限制，因是二维的，由于数据的范围受到物理设备的限制，因是二维的，由于数据的范围受到物理设备的限制，因是二维的，由于数据的范围受到物理设备的限制，因此是有限的，数据类型只能是整型此是有限的，数据类型只能是整型此是有限的，数据类型只能是整型此是有限的，数据类型只能是整型 显示器是一种典型的图形输出设备，分辨率决定显示器是一种典型的图形输出设备，分辨率决定显示器是一种典型的图形输出设备，分辨率决定显示器是一种典型的图形输出设备，分辨率决定数据范围，以像素为单位，分辨率为数据范围，以像素为单位，分辨率为数据范围，以像素为单位，分辨率为数据范围，以像素为单位，分辨率
4、为1024*7681024*7681024*7681024*768，则其，则其，则其，则其作图范围是作图范围是作图范围是作图范围是X(0-1023),Y(0-767)X(0-1023),Y(0-767)X(0-1023),Y(0-767)X(0-1023),Y(0-767)，且只能是整型，且只能是整型，且只能是整型，且只能是整型，Y Y Y Y轴轴轴轴方向向下方向向下方向向下方向向下 世界坐标系yx设备坐标系xy 3 3、窗口窗口窗口窗口(window)(window)：用户坐标系内的一个矩形区域：用户坐标系内的一个矩形区域：用户坐标系内的一个矩形区域：用户坐标系内的一个矩形区域 4 4、视口
5、视口视口视口(viewportviewport):屏幕上的一个矩形区域屏幕上的一个矩形区域屏幕上的一个矩形区域屏幕上的一个矩形区域xy世界坐标系下的窗口设备坐标系下的视口窗口视口5 5、裁减裁减裁减裁减：为保证只将窗口内的图形显示到屏幕上，用：为保证只将窗口内的图形显示到屏幕上，用：为保证只将窗口内的图形显示到屏幕上，用：为保证只将窗口内的图形显示到屏幕上，用窗口的边框对图形进行修剪，去掉窗口外部分的过程窗口的边框对图形进行修剪，去掉窗口外部分的过程窗口的边框对图形进行修剪，去掉窗口外部分的过程窗口的边框对图形进行修剪，去掉窗口外部分的过程6 6、变换变换变换变换：将窗口内的图形映射到屏幕视口
6、内的过程：将窗口内的图形映射到屏幕视口内的过程：将窗口内的图形映射到屏幕视口内的过程：将窗口内的图形映射到屏幕视口内的过程将窗口内的一点变换到视口内的过程将窗口内的一点变换到视口内的过程将窗口内的一点变换到视口内的过程将窗口内的一点变换到视口内的过程xyPwx,PwyWl,WbWr,WtxyPvx,PvyVl,VbVr,Vt(1)(1)分别计算视口与窗口的水平方向比例分别计算视口与窗口的水平方向比例分别计算视口与窗口的水平方向比例分别计算视口与窗口的水平方向比例S Sx x和垂直方向比例和垂直方向比例和垂直方向比例和垂直方向比例S Sy y(2)(2)确定窗口到视口的变换比例因子确定窗口到视口
7、的变换比例因子确定窗口到视口的变换比例因子确定窗口到视口的变换比例因子S=S=min(Smin(Sx x,S,Sy y)(3)(3)推倒计算公式推倒计算公式推倒计算公式推倒计算公式 P Pvxvx=V Vl l+S(P+S(Pwxwx-W-Wl l)P Pvyvy=V Vt t-S(P-S(Pwywy-W-Wb b)2.22.2图形生成形生成过程程 在图形编辑状态下，用户只要点取有关绘图菜单在图形编辑状态下，用户只要点取有关绘图菜单或调用相应的命令，再输入合适的数据就可以在屏幕或调用相应的命令，再输入合适的数据就可以在屏幕上见到图形，这是用户的作图过程，对于图形系统，上见到图形，这是用户的作图
8、过程，对于图形系统，从用户定义图形到将图形显示在屏幕上至少要经过五从用户定义图形到将图形显示在屏幕上至少要经过五个步骤：个步骤：1、定义图形，根据绘图命令，输入相关数据、定义图形，根据绘图命令，输入相关数据 2、用当前视口所对应的窗口裁减图形、用当前视口所对应的窗口裁减图形 3、将裁减后的图形变换到屏幕坐标系的视口、将裁减后的图形变换到屏幕坐标系的视口 4、写入视口所对应的帧缓冲区、写入视口所对应的帧缓冲区(显卡显卡)5、图像显示系统将帧缓冲区内容显示到屏幕上、图像显示系统将帧缓冲区内容显示到屏幕上2.3 2.3 图形形编辑原理原理 图形元素：是构成图形的基本单元，如点、直线、图形元素：是构成
9、图形的基本单元，如点、直线、圆、圆弧等圆、圆弧等 ，图形元素应包含的基本信息：，图形元素应包含的基本信息：1、图形元素的种类，如点、直线、圆、圆弧等图形元素的种类，如点、直线、圆、圆弧等 2、图形元素的几何信息，如点的坐标，圆的圆心、图形元素的几何信息，如点的坐标，圆的圆心、半径半径 3、图形元素的非几何信息，如颜色、线宽、图层等图形元素的非几何信息，如颜色、线宽、图层等 4、图形元素的指针图形元素的指针(存放图形元素的地址存放图形元素的地址)信息，图形信息，图形 系统通过指针将图形元素有序化，为实现图形元系统通过指针将图形元素有序化，为实现图形元素的编辑功能提供必要条件。素的编辑功能提供必要
10、条件。类型 图层名 线型 颜色 线宽 上一个 下一个 几何数据指针 LINE A！实线 红 0.8 0 下一个 几何数据指针 LINE B2 中心线 黑 0.5 上一个 下一个 几何数据指针 ARC C3 实线 蓝 1.0 上一个 下一个 几何数据指针 CIRCLE A！实线 红 0.6 上一个 下一个 几何数据指针 LINE C3 虚线 白 0.6 上一个 0 几何数据指针 几何数据X1 Y1 X2 Y2AX AY AR AS AEXC YC RX1 Y1 X2 Y2X1 Y1 X2 Y2图形元素特征指针图形元素的几何数据图形元素的数据结构图形对象的选择：图形对象的选择：图形对象的选择：图形
11、对象的选择：1 1、点选，即光标选择、点选，即光标选择、点选，即光标选择、点选，即光标选择 2 2、通过一个矩形窗口选择、通过一个矩形窗口选择、通过一个矩形窗口选择、通过一个矩形窗口选择 3 3、通过一个圆选择、通过一个圆选择、通过一个圆选择、通过一个圆选择 4 4、通过一个多边形选择、通过一个多边形选择、通过一个多边形选择、通过一个多边形选择 5 5、通过一条折线选择、通过一条折线选择、通过一条折线选择、通过一条折线选择 6 6、“Last”Last”命令选择最后命令选择最后命令选择最后命令选择最后 生成的图形对象生成的图形对象生成的图形对象生成的图形对象图形对象的编辑：图形对象的编辑：图形
12、对象的编辑：图形对象的编辑：1 1、增加一个图形元素、增加一个图形元素、增加一个图形元素、增加一个图形元素 2 2、删除一个图形元素、删除一个图形元素、删除一个图形元素、删除一个图形元素 3 3、修改一个图形元素、修改一个图形元素、修改一个图形元素、修改一个图形元素 选择集的数据结构选择集的数据结构选择集的数据结构选择集的数据结构图形元素链表 0 图形元素1 图形元素2 图形元素3 图形元素4 图形元素5 图形元素6 图形元素7 图形元素8 图形元素n .尾指针头指针 0 尾指针选择集链表增加新图形元素：增加新图形元素：增加新图形元素：增加新图形元素：1 1、根据图形元素的种类，动态地为新结点
13、申请存储空间、根据图形元素的种类，动态地为新结点申请存储空间、根据图形元素的种类，动态地为新结点申请存储空间、根据图形元素的种类，动态地为新结点申请存储空间 2 2、根据用户输入的数据，画出新的图形元素、根据用户输入的数据，画出新的图形元素、根据用户输入的数据，画出新的图形元素、根据用户输入的数据，画出新的图形元素 3 3、将新图形元素的数据存入新结点的相应数据域，将、将新图形元素的数据存入新结点的相应数据域，将、将新图形元素的数据存入新结点的相应数据域，将、将新图形元素的数据存入新结点的相应数据域，将新结点的直接后继域赋予空值新结点的直接后继域赋予空值新结点的直接后继域赋予空值新结点的直接后继域赋予空值 4 4、将图形链表尾结点的直接后继域存入该新结点的地、将图形链表尾结点的直接后继域存入该新结点的地、将图形链表尾结点的直接后继域存入该新结点的地、将图形链表尾结点的直接后继域存入该新结点的地址，新结点的直接前趋域存放当前尾结点的地址，于是新址，新结点的直接前趋域存放当前尾结点的地址，于是新址，新结点的直接前趋域存放当前尾结点的地址，于是新址，新结点的直接前趋域存放当前尾结点的地址，于是新结点成为图形链表的尾结点结点成为图形链表的尾结点结点成为图形链表的尾结点结点成为图形链表的尾结点