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Proyecciones (X1,Y1, Z1) (X2, Y2, Z2) (X3,Y3, Z3)… geometría T. Afines T. Vista T.Proyección y recorte Dibujado de primitivas (Rasterización) Coordenadas del objeto (en punto flotante) Coordenadas de proyección y Coordenadas de recorte.(clipping coordinates)
31

Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Mar 14, 2020

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Page 1: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Pro

yeccio

nes

(X1

,Y1

, Z

1)

(X2

, Y

2,

Z2

)

(X3

,Y3

, Z

3)…

geom

etr

ía

T.A

fines

T. V

ista

T.P

royecció

n

y r

ecort

e

Dib

uja

do d

e

pri

mitiv

as

(Raste

rizació

n)

Co

ord

en

ad

as

de

l o

bje

to (

en

pu

nto

flo

tan

te)

Coord

ena

das d

e

pro

yecció

n y

Coord

ena

das d

e

recort

e.(

clip

pin

g

coord

inate

s)

Page 2: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Volu

me

n d

e v

isió

n

•E

n e

l sis

tem

a d

e c

oord

enadas d

e v

ista

, definim

os e

l volu

men d

e v

isió

n. La idea e

s d

efinir u

n

volu

men q

ue d

ete

rmin

ará

dos c

osas: la

porc

ión d

el espacio

que d

ebe s

er

vis

ualizada

y

cóm

o u

n o

bje

to e

s p

royecta

do

en e

l pla

no d

e p

royecció

n . L

a idea e

s u

na e

xte

nsió

n d

el

concepto

de V

enta

na d

el m

undo e

n 2

D.

•La form

a d

e e

ste

volu

men tie

ne im

port

ancia

, ya q

ue d

ete

rmin

a e

l tipo d

e p

royecció

n a

la q

ue

está

n s

om

etidos los o

bje

tos d

e la e

scena.

•H

ay b

ásic

am

ente

dos tip

os d

e v

olú

menes. Los d

e t

ipo p

ara

lele

píp

edo, que s

e a

socia

n a

una

pro

yecció

n o

rtográ

fica p

ara

lela

y e

l volu

men de tip

o p

iram

idal que s

e a

socia

a la

pro

yecció

n d

e

pers

pectiva. E

ste

últim

o v

olu

men tam

bié

n r

ecib

e e

l nom

bre

de fru

str

um

Pro

ye

cció

n e

n p

ers

pe

ctiva

.

Vo

lum

en

= f

rustr

um

Pro

ye

cció

n o

rto

grá

fica

.

Vo

lum

en

= p

rism

a

Page 3: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Volu

me

n d

e v

isió

n(2

)

•S

obre

este

volu

men d

e v

isió

n s

e d

efine e

l pla

no d

e p

royecció

nsobre

el cual se p

royecta

rá toda la

escena. La s

ituació

n d

e e

ste

pla

no n

o e

s im

port

ante

para

la p

royecció

n y

cada lib

rerí

a g

ráfica tom

a

su p

ropia

decis

ión. E

n o

pengl, e

l pla

no d

e p

royecció

n e

stá

en e

l pla

no

Near

del fr

ustr

um

. E

n c

aso

de p

royecció

n p

ara

lela

, no t

iene im

port

ancia

(genera

lmente

se c

onsid

era

el pla

no X

Y).

El volu

men d

e v

isió

n s

e d

efine r

especto

al sis

tem

a d

e

coord

enadas d

e v

ista

. La ú

nic

a r

estr

icció

n es q

ue p

ara

la

pro

yecció

n e

n p

ers

pectiva e

l pla

no d

e p

royecció

n n

o p

uede

esta

r situado e

n e

l centr

o d

e p

royecció

n p

orq

ue e

nto

nces s

e

pro

yecta

ría la e

scena e

n u

n p

unto

.

Page 4: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Modelo

conce

ptu

al de la t

ransfo

rmació

n d

e p

royecció

n

•H

ay d

os m

an

era

s d

e e

nfo

ca

r e

l p

rob

lem

a:

•H

ea

rn-B

ake

rconsid

era

el pro

ble

ma tal que e

s la p

ropia

tra

nsfo

rmació

n d

e p

royecció

n la q

ue

convie

rte a

l volu

men d

e v

isió

n e

n e

l volu

men n

orm

aliz

ado. E

sto

hace q

ue la tra

nsfo

rmació

n q

ue

consid

era

tenga p

ará

metr

os d

e e

scala

do y

tra

sla

ció

n q

ue n

o t

iene

la tra

nsfo

rmació

n d

e

pro

yecció

n n

orm

al. L

uego r

ealiz

a e

l re

cort

e y

después a

plic

a la tra

nsfo

rmació

n a

puert

o d

e v

ista

3D

y la d

ivis

ión d

e p

ers

pectiva s

i hace falta.

•F

ole

y-V

an

Da

msepara

el pro

ble

ma c

onsid

era

ndo p

rim

ero

un c

onju

nto

de tra

nsfo

rmacio

nes

afines q

ue convie

rten e

l volu

men d

e v

isió

n e

n e

l volu

men c

anónic

o, tr

as e

l re

cort

e, aplic

a la

matr

iz d

e p

royecció

n c

lásic

a q

ue s

e p

uede c

oncate

na

r a la d

e tra

nsfo

rmació

n a

puert

o d

e v

ista

3D

y luego r

ealiz

a la d

ivis

ión d

e p

ers

pectiva s

i ha

ce falta

•E

n c

ualq

uie

r caso e

l encadenam

iento

de m

atr

ices d

ebe p

ara

rse p

ara

realizar

el re

cort

e

(clippin

g)

Tra

nsfo

rmació

n

del volu

men d

e

vis

ión e

n u

n c

ubo

de d

imensio

nes

norm

alizadas

-1 <

x <

1 0<x<1

-1< y

<1 0<y<1

-1 <

z <

1 0

<z<1

Recort

e u

sando u

n

alg

ori

tmo e

ficie

nte

(genera

lmente

imple

menta

do p

or

hard

ware

)

Tra

nsfo

rmació

n a

puert

o

de v

ista

y D

ivis

ión d

e

pers

pectiva (si hace

falta)

Pro

ye

cció

n

(Ba

ke

r)

Pro

ye

cció

n

(Fo

ley)

Page 5: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Modelo

conce

ptu

al de la t

ransfo

rmació

n d

e p

royecció

n (

2)

•E

n c

ua

lqu

ier

ca

so

, la

ma

triz

de

modelv

iew

se

en

cade

na

con

la

ma

triz

de

la

prim

era

pa

rte

de

la

tra

nsfo

rma

ció

n d

e

pro

ye

cció

n (

ha

sta

el re

co

rte

)

•V

am

os a

div

idir e

l re

sto

de

l te

ma

en

esta

s p

art

es:

•P

rim

ero

cla

sific

are

mo

s lo

s t

ipo

s d

e p

roye

ccio

ne

s

y o

bte

nd

rem

os la

ma

triz

de

pro

ye

cció

n g

en

era

lizad

a. E

sta

ma

triz

no

es e

xa

cta

men

te la

que

con

sid

era

Hea

rn-

Ba

ke

rsin

o la

de

Fo

ley-V

an

Da

m

•S

egun

do

con

sid

era

rem

os s

upe

rfic

ialm

en

te la

s t

ran

sfo

rma

cio

ne

s a

fine

s d

e la

prim

era

pa

rte

ha

sta

el re

co

rte

•T

erc

ero

con

sid

era

rem

os e

l re

co

rte

•C

ua

rto

con

sid

era

rem

os la

tra

nsfo

rma

ció

n d

e p

ue

rto

de

vis

ta y

la

div

isió

n d

e p

ers

pe

ctiva

•Q

uin

to c

on

sid

era

rem

os la

im

ple

me

nta

ció

n d

e O

pen

Glde

este

pro

ble

ma

Tra

nsfo

rmació

n

del volu

men d

e

vis

ión e

n u

n c

ubo

de d

imensio

nes

norm

alizadas

-1 <

x <

1 0<x<1

-1< y

<1 0<y<1

-1 <

z <

1 0

<z<1

Recort

e u

sando u

n

alg

ori

tmo e

ficie

nte

(genera

lmente

imple

menta

do p

or

hard

ware

)

Tra

nsfo

rmació

n a

puert

o

de v

ista

y D

ivis

ión d

e

pers

pectiva (si hace

falta)

Pro

ye

cció

n

(Ba

ke

r)

Pro

ye

cció

n

(Fo

ley)

Coord

enadas

norm

alizadas

de r

ecort

e

Coord

enadas 3

D d

e

dis

positiv

o

Otr

as o

pera

cio

nes

(cálc

ulo

sobre

superf

icie

s [colo

r,

ilum

inació

n])

Ocultació

n d

e o

bje

tos

Page 6: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Ta

xo

no

mía

de

la

s p

roye

ccio

ne

s

•P

royecció

n:

Tra

nsfo

rmació

n q

ue c

onvie

rte los p

unto

s d

e n

dim

ensio

nes e

n p

unto

s d

e

dim

ensio

nes m

enor

que n

(concre

tam

ente

de 3

dim

ensio

nes a

dos)

•V

am

os a

tra

tar

las p

royeccio

nes g

eom

étr

icas p

lanas

•geom

étr

icas:

Los r

ayos d

e p

royecció

n s

on r

ecta

s

•pla

nas: La s

uperf

icie

de p

royecció

n e

s u

n p

lano

•H

ay p

royeccio

nes n

o g

eom

étr

icas (

cart

ográ

ficas)

y t

am

bié

n n

o p

lanas (

pro

yecció

n s

obre

una

cúpula

o e

l sis

tem

a O

mnim

ax

de p

royecció

n d

e p

elícula

s)

•E

lem

ento

s d

e las p

royeccio

nes g

eom

étr

icas p

lanas

Cen

tro

de

pro

ye

cció

nR

ayo

s d

e

pro

ye

cció

nP

lano

de

pro

ye

cció

n

Pro

yecció

n

pers

pectiva

Pro

yecció

n

para

lela

Cen

tro

de

pro

ye

cció

n

al ∞

Page 7: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Taxonom

ía d

e las p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

en p

ers

pectiva)

•E

n e

sta

pro

yecció

n e

l ta

maño d

el obje

to e

s invers

am

ente

pro

porc

ional a la d

ista

ncia

de d

icho

obje

to a

l centr

o d

e p

royecció

n (p

ers

pective

fore

sho

rtenin

g)

•C

rea e

scenas r

ealis

tas p

ero

no e

s ú

til para

medir d

ista

ncia

s y

los á

ngulo

s n

o s

e c

onserv

an e

n

genera

l. T

an s

olo

se c

onserv

an los á

ngulo

s d

e lín

eas q

ue s

on p

ara

lela

s a

l pla

no d

e p

royecció

n.

•Las lín

eas p

ara

lela

s q

ue n

o lo s

on a

l pla

no d

e p

royecció

n n

o s

e c

onserv

an p

ara

lela

s s

ino q

ue s

on

converg

ente

s a

punto

s, denom

inados p

unto

s d

e fuga (vanis

hin

gpoin

t).

•H

ay t

res p

unto

s d

e fuga p

rincip

ale

s q

ue c

orr

espond

en a

l núm

ero

de e

jes p

rincip

ale

s q

ue c

ort

an e

l

pla

no d

e p

royecció

n. T

am

bié

n c

lasific

am

os a

las p

royeccio

nes e

n p

ers

pectiva c

om

o d

e u

n, dos o

tres p

unto

s d

e fuga.

Page 8: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Ta

xo

no

mía

de

la

s p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

en p

ers

pectiva

2)

Pro

yecció

n e

n p

ers

pectiva c

on

un p

unto

de fuga s

obre

el eje

z

Pro

yecció

n e

n p

ers

pectiva c

on

dos p

unto

s d

e fuga

(Fijé

monos q

ue s

on los e

jes x

y z

los q

ue inte

rsecta

ncon e

l

pla

no d

e p

royecció

n)

Pro

ye

cció

n e

n p

ers

pe

ctiva

co

n

tre

s p

un

tos d

e f

uga

Page 9: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Ta

xo

no

mía

de

la

s p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

en p

ers

pectiva

3)

(Fijé

monos q

ue a

part

e d

e los

eje

s x

y z

, ta

mbié

n la d

irecció

n

de

y e

stá

som

etida a

l efe

cto

de

pers

pectiva)

Este

gra

bado d

el art

ista

belg

a

Escher

juega c

on e

l efe

cto

de la

pers

pectiva c

on tre

s p

unto

s d

e

fuga p

ara

cre

ar

una e

scena

inconsis

tente

.

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Ta

xo

no

mía

de

la

s p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

para

lela

s)

•E

n las P

royeccio

nes P

ara

lela

s n

o a

pare

ce e

l efe

cto

de e

mpequeñecim

iento

con la d

ista

ncia

.

•S

e c

lasific

an a

tendie

ndo a

la r

ela

ció

n e

ntr

e la d

irecció

n d

e los

rayos d

e p

royecció

n y

la n

orm

al al

pla

no d

e p

royecció

n.

P.P

. O

rtográ

ficas: A

mbas d

ireccio

nes s

on iguale

s.

P.P

. O

rtográ

ficas

alineadas c

on los e

jes d

e c

oord

enadas.

Hay t

res: Fro

nta

l, late

ral y e

n p

lanta

. E

n c

ada u

na d

e e

llas e

l

pla

no d

e p

royecció

n e

s p

erp

endic

ula

r a u

n e

je d

el sis

tem

a d

e

coord

enadas d

e v

ista

.

Son u

sadas e

n ingenie

ría y

arq

uitectu

ra p

orq

ue e

n e

l

dib

ujo

se c

onserv

an los á

ngulo

s y

la e

scala

de d

ista

ncia

s

en c

ada e

je e

s u

na c

onsta

nte

.

Page 11: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Ta

xo

no

mía

de

la

s p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

para

lela

s 2

)

•P

.P. O

rtográ

fica A

xonom

étr

ica:

En e

llas los p

lanos d

e p

royecció

n n

o s

on n

orm

ale

s a

los e

jes d

e

coord

enadas p

or

lo q

ue m

uestr

an v

arias c

ara

s d

el ob

jeto

a la v

ez.

Se p

reserv

a e

l para

lelis

mos d

e

las lín

eas p

ero

no a

sí lo

s á

ngulo

s. E

n g

enera

l cada

eje

princip

al puede tener

dis

tinta

escala

.

•La m

ás c

onocid

a e

s la Isom

étr

ica

en la q

ue e

l pla

no d

e p

royecció

n tie

ne á

ngulo

s igua

les a

los tre

s

eje

s d

el sis

tem

a d

e c

oord

enadas d

e v

ista

Page 12: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Taxonom

ía d

e las p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

para

lela

s 3

)

•P

royeccio

nes P

ara

lela

s O

blícuas:

En e

llas, la

norm

al del pla

no d

e p

royecció

n y

la d

irecció

n d

e

pro

yecció

n s

on d

istinta

s. G

enera

lmente

el pla

no d

e p

royecció

n e

snorm

al a a

lguna d

e las

direccio

nes p

rincip

ale

s d

e los e

jes d

el s

iste

ma d

e c

oord

enadas d

e v

ista

.

•Las d

ista

ncia

s y

los á

ngulo

s s

e p

ueden m

edir e

n la

s c

ara

s p

ara

lela

s a

l pla

no d

e p

royecció

n. E

n

las o

tras c

ara

s d

el obje

to s

e p

ueden m

edir d

ista

ncia

s p

ero

no á

ngulo

s.

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Taxonom

ía d

e las p

royeccio

nes (

Pro

yeccio

nes

para

lela

s 4

)

•P

royeccio

nes P

ara

lela

s O

blícuas: P

royecció

n C

aballera

. E

n e

lla los r

ayos d

e p

royecció

n

form

an u

n á

ngulo

de incid

encia

con e

l pla

no d

e p

royecció

n d

e 4

5 g

rados.

•E

n e

lla las lín

eas p

erp

endic

ula

res a

l pla

no d

e p

royecció

n c

onserv

an la longitud.

•P

royeccio

nes P

ara

lela

s O

blícuas: P

royecció

n d

e g

abin

ete

. E

n e

lla los r

ayos d

e p

royecció

n

form

an u

n á

ngulo

de incid

encia

con e

l pla

no d

e p

royecció

n d

e 6

3.4

gra

dos.

•E

n e

lla las lín

eas p

erp

endic

ula

res a

l pla

no d

e p

royecció

n r

educen a

la m

itad la longitud.

Pro

ye

ccio

ne

s d

e g

ab

ine

te c

on

dire

ccio

ne

s d

e p

roye

cció

n d

istin

tas

(Fo

ley)

Page 14: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Taxonom

ía d

e las p

royeccio

nes

Page 15: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Tra

nsfo

rmació

n a

volu

me

n c

anónic

o (

P.

Para

lela

)

•E

n e

l caso m

ás g

enera

l suponem

os q

ue la P

. P

ara

lela

oblícua

•Los p

asos s

on los s

iguie

nte

s:

•(P

asos 1

y 2

pro

puesto

s p

or

Fole

ypara

lle

var

el S.C

. V

. al S. C

. M

.) O

PC

ION

AL

•1º Tra

sla

ció

n T

(-d)

•2º C

am

bia

r la

ori

enta

ció

n d

el S.C

. V

ista

. (D

e e

ste

modo n =

z , u

= x

v=y)

•3º D

espla

zam

iento

para

que la d

irecció

n d

e p

royecció

n s

ea p

ara

lela

al pla

no d

e p

royecció

n

Si la

pro

yecció

n e

s

para

lela

ort

ográ

fica

esta

tra

nsfo

rmació

n

no e

xis

te

Page 16: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Tra

nsfo

rmació

n a

volu

me

n c

anónic

o (

P.

Para

lela

) (2

)

•4º Tra

sla

ció

n y

escala

do p

ara

tra

nsfo

rmar

el pri

sm

a d

e v

isió

n e

nun c

ubo u

nid

ad

•S

e m

ultip

lican todas las m

atr

ices q

ue p

rovocan c

ada u

na d

e las tra

nsfo

rmacio

nes indic

adas y

se

obtiene

Npar

Page 17: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Tra

nsfo

rmació

n a

volu

me

n c

anónic

o (

P.

Pers

pectiva)

•E

n e

l caso m

ás g

enera

l el centr

o d

e p

royecció

n p

ue

de n

o e

sta

ren e

l origen d

el sis

tem

a d

e

coord

enadas (

de v

ista

) y t

am

poco tie

ne p

orq

ue e

sta

r el pla

no d

e p

royecció

n n

orm

al a u

n e

je d

e

coord

enadas (

pers

pectiva d

e d

os o

tre

s p

unto

s d

e fu

ga)

•Los p

asos s

on los s

iguie

nte

s:

•(P

asos 1

y 2

pro

puesto

s p

or

Fole

ypara

lle

var

el S.C

. V

. al S. C

. M

.) O

PC

ION

AL

•1º Tra

sla

ció

n T

(-d)

•2º C

am

bia

r la

ori

enta

ció

n d

el S.C

. V

ista

. (D

e e

ste

modo n =

z , u

= x

v=y)

•3º Tra

sla

ció

n d

el centr

o d

e p

royecció

n a

l ori

gen

•4º D

espla

zam

iento

para

conseguir

que la lín

ea c

entr

al del volu

men d

e v

isió

n tenga la

dir

ecció

n d

el eje

z (o n

en e

l caso d

el S

CV

)

Page 18: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Tra

nsfo

rmació

n a

volu

me

n c

anónic

o (

P.

Pers

pectiva)

(2)

•5º Escala

do p

ara

logra

r una p

irám

ide c

anónic

a (A

lgunos p

aquete

s g

ráficos s

e p

ara

n a

quí

porq

ue r

ecort

an s

obre

esta

pir

ám

ide)

•6º D

espla

zam

iento

para

lle

var

la form

a d

e p

irám

ide tru

ncada a

la

form

a d

e c

ubo u

nid

ad

•E

sta

tra

nsfo

rmació

n la d

enom

inam

os

Npers

Page 19: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Recort

e

•E

l alg

oritm

o d

e r

ecort

e e

stá

pre

para

do p

ara

la form

a d

el volu

men

canónic

o d

e u

n c

ubo u

nitario.

•E

l re

cort

e s

e r

ealiz

a s

iem

pre

en c

oord

enadas h

om

ogéneas, de o

tro m

odo p

uede h

aber

pro

ble

mas

.

•La e

xte

nsió

n d

e C

ohen-S

uth

erland

usa u

n c

ódig

o d

e 6

bits (

arr

iba-a

bajo

-dere

cha-izquie

rda-

detr

ás-d

ela

nte

). L

as c

ondic

iones d

e a

cepta

ció

n o

rechazo trivia

les s

on las m

ism

as q

ue v

imos e

n

2D

. P

ueden s

er

calc

ula

das h

asta

seis

inte

rseccio

nes (

una p

or

cada c

ara

).

•Ig

ualm

ente

Cyru

s-B

eck

tiene u

na fácil

adapta

ció

n a

3D

. E

n e

ste

caso s

on c

alc

ula

dos h

asta

seis

valo

res d

el pará

metr

o t. Los v

alo

res s

on c

lasific

ad

os y

acepta

dos o

descart

ados s

iguie

ndo los

mis

mos c

rite

rios q

ue los d

el alg

oritm

o 2

D h

asta

que q

uedan e

xacta

mente

dos v

alo

res d

e t, que

marc

an los lím

ites d

el segm

ento

acepta

do o

dete

rmin

an s

u r

echazo. P

ara

el volu

men c

anónic

o

unitario, la

s e

xpre

sio

nes d

e ´

cálc

ulo

del pará

metr

o t s

on igual de s

encill

as q

ue las v

ista

s e

n la

tabla

para

el caso 2

D

Page 20: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Matr

iz g

enera

l de p

royecció

n

•C

om

o y

a h

em

os d

icho, lo

s e

lem

ento

s d

e la p

royecció

n s

e s

itúan r

especto

del sis

tem

a d

e

coord

enadas d

e v

ista

.

•E

n la

situació

n m

ás g

enera

l suponem

os q

ue e

l centr

o d

e p

royecció

n n

o e

stá

situado e

n e

l origen

aunque e

l pla

no d

e p

royecció

n s

í es p

erp

endic

ula

r a

l eje

z(n

del S

CV

). C

on lo q

ue la P

.

Pers

pectiva s

olo

puede s

er

de u

n p

unto

de fuga

Desarr

ollo

en p

izarr

a

Page 21: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Matr

iz g

enera

l de p

royecció

n (

2)

La m

atr

iz g

enera

l de p

royecció

n r

ecoge los c

asos p

art

icula

res d

ela

s p

royeccio

nes

para

lela

s o

rtográ

ficas y

oblícuas

y las p

ers

pectivas d

e u

n p

unto

de fuga

zp

Q (d

xd

yd

z)

Mort

0 ∞

0 0 -1

Mper

d d

0 0 -1

M’ p

er 0 d

0 0 -1

Caballera

0 ∞

c

os α

sin

α-1

Gabin

ete

0

c

os α

/2 sin

α/2

-1

Las m

atr

ices d

e p

royecció

n s

e d

istinguen

de las m

atr

ices d

e tra

nsfo

rmacio

nes a

fines

porq

ue la ú

ltim

a f

ila n

o e

s d

e la form

a

“0 0

0 1”

Page 22: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Ma

triz

ge

nera

l d

e p

roye

cció

n (

3)

•P

ara

obte

ner

la m

atr

iz d

e las p

royeccio

nes o

blícuas

a p

art

ir d

e la m

atr

iz g

enera

l de p

royecció

n,

asum

imos q

ue e

l pla

no x

yes e

l pla

no d

e p

royecció

n y

que e

l fa

cto

r de p

ers

pectiva

(em

pequeñecim

iento

con la d

ista

ncia

) es l y

las lín

eas p

ara

lela

s a

l eje

z h

acen u

n á

ngulo

de α

con e

l eje

x.

En e

sta

s c

ondic

iones la m

atr

iz d

e p

royecció

n e

s e

n r

ealid

ad u

na m

atr

iz d

e

despla

zam

iento

:

•Y

un c

ubo p

royecta

do d

e lado l

apare

cerí

a c

om

o:

•S

i l =1 tenem

os la p

ers

pectiva c

aballe

ra

•S

i l =1/2 tenem

os la p

ers

pectiva d

e G

abin

ete

Page 23: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Tra

nsfo

rmació

n a

puert

o d

e v

ista

•Las c

oord

enadas q

ue s

e e

ncuentr

an e

n e

l volu

men n

orm

aliz

ado d

e v

isió

n y

sobre

las q

ue s

e

realiz

a e

l re

cort

e, se d

enom

inan c

oord

enadas d

el sis

tem

a d

e c

oord

enadas n

orm

alizado d

e

pro

yecció

n o

tam

bié

ncoord

enadas n

orm

alizadas d

e r

ecort

e. P

or

tanto

todos los v

alo

res d

e

las c

oord

enadas r

ecort

adas (

y n

o r

ecort

adas)

caen d

entr

o d

e los v

alo

res -1

<=

x <

=1, -

1 <

= y

<=

1, -1

<=

z <

= 1

(

-1 <

= z

<=

0)

•La tra

sfo

rmació

n a

puert

o d

e v

ista

consis

te e

n p

asar

de las c

oord

enadas d

e e

ste

cubo a

las

llam

adas c

oord

enadas 3

D n

orm

alizadas d

e p

uert

o d

e v

ista

o c

oord

enadas d

e p

anta

lla 3

D.

En e

llas la tra

nsfo

rmació

n e

s igual que la 2

D, salv

o q

ue s

e c

onserv

a la c

oord

enada z

que

genera

lmente

es e

scala

da a

un r

ango d

e v

alo

res entr

e 0

y 1

para

luego s

er

utiliz

ada e

n los

alg

ori

tmos d

e d

ete

cció

n d

e s

uperf

icie

s o

cultas.

•B

ásic

am

ente

la tra

nsfo

rmació

n c

onsis

te e

n u

nescala

do s

obre

las c

oord

enadas

x e

y y

una

trasla

ció

n

•Tra

s la tra

nsfo

rmació

n s

e d

ivid

en las c

oord

enadas h

om

ogéneas p

or

el fa

cto

r w

para

obte

ner

las c

oord

enadas x

, y p

royecta

das. E

s lo q

ue s

e c

onoce c

om

o d

ivis

ión d

e

pers

pectiva

Page 24: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Fru

str

um

y c

oo

rdena

da z

•La d

ista

ncia

entr

e los p

lanos N

ear

y F

ar

del fr

ustr

um

en la p

royecció

n d

e p

ers

pectiva t

iene

influencia

en los v

alo

res q

ue r

ecib

e la c

oord

enada z

de c

ada p

unto

som

etido a

la p

royecció

n d

e

pers

pectiva.

•S

i nos f

ijam

os e

n e

l dia

gra

ma, en é

l se r

epre

senta

en o

rdenadas e

l valo

r de la c

oord

enada z

norm

aliz

ado e

ntr

e 0

y 1

. A

sí un v

alo

r de

0 s

ignific

a q

ue d

icha c

oord

enada sitúa

al o

bje

to e

n e

l pla

no N

ear

(lo m

ás

cerc

ano p

osib

le a

l ojo

. U

n v

alo

r 1,

lo

sitúa e

n e

l pla

no F

ar

(lo m

ás leja

no

posib

le.

En c

am

bio

en e

l eje

de a

bcis

as

apare

ce

norm

aliz

ada la d

ista

ncia

real del obje

to

al pla

no d

e p

royecció

n (

pla

no N

ear)

, es

decir, un o

bje

to c

on e

yez

=0 e

stá

en e

l

pla

no N

ear

y u

n o

bje

to c

on z

=1 e

stá

en

el pla

no F

ar.

En e

l dia

gra

ma s

e m

uestr

an c

urv

as p

ara

dis

tinta

s r

ela

cio

nes de las d

ista

ncia

s

Far

/ N

ear

Far/

Near

= 2

Far/

Near

= 1

0

Page 25: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Fru

str

um

y c

oo

rdena

da z

(2)

•S

i la

pro

ye

cció

n f

ue

ra o

rto

grá

fica

, la

re

lació

n s

erí

a lin

ea

l. E

sd

ecir,

con

form

e d

esp

laza

mo

s e

l o

bje

to d

e N

ea

ra

Fa

r, la

coo

rdenada

z v

aria

ría

de

0 a

1 u

nifo

rmem

en

te.

•C

om

o la

pro

ye

cció

n e

s e

n p

ers

pe

ctiva

, e

sta

va

ria

ció

n n

o e

s lin

ea

l. A

de

s c

on

tra

ma

yo

r es la

re

lació

n F

ar/

Nea

r,

meno

s lin

ea

l e

s.

•C

on

una

re

lació

n F

ar/

Nea

r=

1000

, p

odem

os o

bse

rva

r que

ca

si to

da

la

pre

cis

ión

de

z s

e c

on

cen

tra

ce

rca

de

l

pla

no

Nea

r, c

on

lo

que a

l aum

en

tar

un

po

co

la

dis

tan

cia

, la

coo

rdenad

a z

se

sa

tura

. E

sto

se

tra

du

ce

en

que

en

esta

circun

sta

ncia

se

es c

apa

z d

e d

iscrim

ina

r qu

é o

bje

tos e

stá

n d

ela

nte

de

otr

os,

si e

sta

mos c

erc

a d

el P

lan

o

Nea

r, m

ien

tra

s q

ue

a p

oco

que

no

s a

leje

mo

s d

e é

l, y

a n

o p

od

em

os d

istin

gu

ir p

rofu

ndid

ad

. E

sto

se

ría

equ

iva

len

te

a la

rdid

a d

e p

rofu

nd

ida

d d

e c

am

po

de

un

ob

jetivo

gra

n a

ngu

lar

(sin

su

beneficio

so

efe

cto

)

•P

or

el con

tra

rio

una

re

lació

n F

ar/

Nea

r=

2

no d

istin

gu

irá

qué

obje

tos e

stá

n d

ela

nte

o d

etr

ás h

asta

la

mitad

de

l

fru

str

um

, sie

nd

o a

pa

rtir d

e a

hí u

n c

om

po

rtam

ien

to c

asi lin

ea

l

•A

sí la

me

jorí

a d

e e

ste

pro

ble

ma

con

sis

te e

n m

ove

r e

l pla

no

Ne

ar

ale

ján

do

lo d

el o

jo p

ara

ha

ce

r la

rela

ció

n

Fa

r/N

ea

rm

ás p

equ

eña

. E

l efe

cto

que

tie

ne

esto

es q

ue

no

ha

y t

an

ta p

recis

ión

de

pro

fund

ida

d e

ntr

e lo

s o

bje

tos

ce

rcano

s y

alg

uno

s p

ued

en

de

sapa

rece

r si se

utiliz

a u

n a

lgo

ritm

ode

ocu

lta

ció

n d

e o

bje

tos b

asado

s e

n e

sta

coo

rden

ada

z

Page 26: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Pro

yeccio

nes e

n la O

penG

l

En O

penG

lto

do e

l pro

ceso de p

royecció

n d

escrito

está

oculto. P

or

tanto

no h

ay q

ue e

specific

ar

la

aplic

ació

n d

e tra

nsfo

rmacio

nes p

ara

norm

aliz

ar

el cubo d

e v

isió

n, ni para

el re

cort

e. Lo ú

nic

o q

ue h

ay

que e

specific

ar

es e

l volu

men o

rigin

al de v

isió

n.

Para

el caso d

e p

royecció

n e

n p

ers

pectiva

usam

os :

voidglFrustrum( Gldoubleleft, Gldoubleright, Gldoublebottom, Gldouble

top, Gldoublenear, Gldoublefar);

Donde todos los v

alo

res d

eben s

er

positiv

os.

La c

onfigura

ció

n n

orm

al que s

e e

mple

a e

n

las a

plic

acio

nes q

ue s

imula

n u

na v

ista

tal y

com

o la v

erí

a u

na p

ers

ona, es la q

ue s

e

muestr

a e

n e

l dib

ujo

. E

n é

l la

lín

ea q

ue u

ne

el centr

o d

e p

royecció

n c

on e

l centr

o d

el

pla

no N

ear

(lla

mada lín

ea d

e v

ista

),

tam

bié

n p

asa p

or

el centr

o d

el pla

no F

ar

Page 27: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Pro

yeccio

nes e

n la O

penG

l(2

)

•S

in e

mbarg

o p

odem

os e

sta

ble

cer

configura

cio

nes

donde e

l fr

ustr

um

no e

s s

imétr

ico e

n los e

jes X

e Y

re

specto

a la lín

ea d

e v

ista

.

•S

i quere

mos u

sar

sie

mpre

la c

onfigura

ció

n n

orm

al

(fru

str

um

sim

étr

ico r

especto

de la lín

ea d

e v

isió

n),

podem

os u

sar

la instr

ucció

n:

voidgluPerspective(Gldoublefovy, Gldouble

aspect, GldoubleNear, GldoubleFar);

•Los v

alo

res d

efovy

deben e

sta

r entr

e 0

.0 y

180.0

gra

dos s

exagesim

ale

s.

•S

i conocem

os la d

ista

ncia

a la q

ue s

e e

ncuentr

a e

l obje

to (d

) y la a

ltura

del pla

no F

ar

que c

ontiene a

l obje

to (h

), e

l ángulo

en r

adia

nes e

s:

•Θ

= 2

.0 *

ata

n2(h

/2,d

)

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Pro

ye

ccio

nes e

n la

Op

en

Gl(3

)

¿Q

ué u

nid

ades d

e m

edid

a s

e d

eben e

mple

ar

para

esta

ble

cer

la d

ista

ncia

entr

e los p

lanos N

ear

y F

ar?

En o

tras p

ala

bra

s ¿

Import

an las u

nid

ades d

e m

edid

a e

n la c

onfigura

ció

n d

el volu

men d

e

vis

ión?

NO

. La tra

nsfo

rmació

n d

e p

royecció

n s

e b

asa e

n r

ela

cio

nes e

ntr

e m

edid

as

y p

or

tanto

es

adim

ensio

nal. E

sto

quie

re d

ecir q

ue la d

ista

ncia

entr

e los p

lanos N

ear

y F

ar

localiz

ados e

n p

or

ej. 1

.0 y

20.0

pueden s

er

metr

os, pulg

adas, kiló

metr

os o

cualq

uie

r otr

a m

edid

a. E

s c

osa n

uestr

a.

Tra

nsfo

rmació

n d

e p

royecció

n o

rtográ

fica.

Para

esta

pro

yecció

n s

e u

sa la instr

ucció

n:

voidglOrtho(Gldoubleleft, Gldoubleright, Gldoublebotton, Gldouble

top, Gldoublenear, Gldoublefar);

Se c

rea u

na m

atr

iz cuya d

irecció

n d

e p

royecció

n e

s p

ara

lela

al eje

z y

punto

de v

ista

mira h

acia

el eje

z n

egativo.

Si esta

mos e

n e

l m

undo 2

D u

sam

os

voidglOrtho2DglOrtho(Gldoubleleft, Gldoubleright, Gldoublebotton,

Gldoubletop);

Esta

instr

ucció

n e

s igual que la a

nte

rior

solo

que n

o r

ealiz

a r

ecort

e s

obre

la c

oord

enada z

porq

ue a

sum

e q

ue tie

ne u

n v

alo

r entr

e -

1.0

y 1

.0

Page 29: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Pro

ye

ccio

nes e

n la

Op

en

Gl(4

)

Com

o y

a v

imos e

n e

l capítulo

ante

rior,

se d

efine u

n p

uert

o d

e v

ista

2D

con

voidglViewPort(Glintx, GLinty, GLsizeiwidth, Glsizeiheight);

Si la

razón e

ntr

e a

ltura

y a

nchura

del pla

no N

ear

(pla

no d

e p

royecció

n)

es d

ifere

nte

a la r

azón

entr

e a

ltura

y a

nchura

del puert

o d

e v

ista

, apare

cerá

una d

isto

rsió

n d

el dib

ujo

.

Es e

n e

sta

fase d

onde s

e r

ealiz

a la d

ivis

ión d

e p

ers

pectiva

y s

e a

lmacena la c

oord

enada z

en

el b

uff

er

de p

rofu

ndid

ad o

z-b

uffer

para

ser

usada p

or

los a

lgoritm

os d

e o

cultació

n. P

odem

os

esta

ble

cer

el ra

ngo d

e los v

alo

res d

e z

, que p

or

de

fecto

van d

esde z

=0 p

ara

punto

s s

obre

el

pla

no N

ear

hasta

z =

1 p

ara

punto

s s

ituados e

n e

l pla

no F

ar.

. E

l cam

bio

de r

ango s

e h

ace c

on

voidglDepthRange(intnear, intfar);

Page 30: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

Eje

mplo

•E

jecuta

mos u

n e

jem

plo

de la p

ágin

a d

e N

ate

Robbin

sp

ara

pro

yeccio

nes e

n p

ers

pectiva

Page 31: Dibujado de primitivas (Rasterización) T.Proyección y ...informatica.uv.es/iiguia/2000/IG/tema5.pdf · del frustrum. En caso de proyección paralela, no tiene importancia (gener

La t

uberí

a g

ráfica e

n 3

D

(X1

,Y1

, Z

1)

(X2

, Y

2,

Z2

)

(X3

,Y3

, Z

3)…

T.

Afin

es

S.C

.del

Mundo

T.

Vis

ta

S.C

.Vis

ta

Dib

uja

do

de

pri

mitiv

as

(Ra

ste

riza

ció

n)

S.C

. D

ispositiv

o

De

fin

ició

n d

el volu

me

n d

e v

isió

n

(tip

o d

e p

roye

cció

n)

y p

aso

a

vo

lum

en

no

rma

liza

do

S.C

. de R

ecort

e

Re

co

rte

so

bre

vo

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en

ca

nic

o

Ap

lica

ció

n d

e la

ma

triz

de

pro

ye

cció

n

Se

ap

lica

n a

lgo

ritm

os

de

ilu

min

ació

n,

so

mb

rea

do

,…

Tra

nsfo

rma

ció

n a

pu

ert

o

de

vis

ta 3

D.

Div

isió

n d

e p

ers

pe

ctiva

S.C

. 3D

de p

anta

lla

La

M.

de

pro

ye

cció

n

pu

ede

ir

de

lan

te d

el

reco

rte

Ge

om

etr

ía

S.C

.del

Obje

to