遊戲開發中常用的座標系

1.座標系

在前一小節中,我們可心通過建立2D或3D笛卡爾座標系來確定物體的位置,然而在3D圖形處理中我們會用到多種座標系,這頃在特定的場合下是非常有用的。也就是說,使用它們可心簡化我們開發圖形程序的難度,而且它們還可以相互轉換,從而使得構造3D世界裏物體模型非常容易,下面我們就簡單介經一下幾個常用的座標系。

(1)世界座標系

世界座標系是一個特殊的座標系,它建立了描述其他座標系所需要的的參考框架。從非技術意義上講,世界座標系所建立的是整個場景的“最大”座標系,其他的座標系都是參考它來建立的。

世界座標系也被廣泛地稱爲全局座標系或者宇宙座標系。對於整個場景中的每個物體,它的位置和方向一般是指它在世界座標系中的值,它是一個絕對座標,不隨觀察者方向的變化而變化。

(2)物體座標系

物體座標系是和特定的物體相關聯的座標系,也被稱爲模型座標系或局部座標系。對於場景中的每個物體都可以有自己的物體座標系,而且它和其他物體的物體座標系是相互獨立的,

您可能問,既然有世界座標系可以確定物體的位置,那麼還要物體座標系做什麼?物體座標系在3D世界中處處存在,每個物體發生移動或改變方向時,和該物體相關聯的物體座標系也隨着多移動或改變方向,這將大大簡化對我們對各個物體的控制。例如我們要繪製一個機器人模型,我們可以建立其他 物體局部座標系,在座標系原點處繪製其身軀,然後向上平衡繪製其頭部和左右手,向下平移繪製其左右腿和腳。值得注意的是,我們這裏的座標都是對於局部座標系中相應位置即可,然後物體將隨着其物體座標系的移動而移動。我們可以看到使用物體座標系可以大大簡化對物體模型的建模和控制,而不用考慮它在世界座標系的什麼位置以及移動後物體模型新座標是多少等問題。

(3)觀察座標系

觀察座標系是和觀察者相關的座標系,它也被 稱爲攝像座標系。在該座標系中,攝像機觀察位於原點,X軸向右,Z軸向前(朝向屏幕內部或攝像機本身的上方),Y軸向上(它不一定是世界的上方而是攝像機本身的上方),如圖1-10所示

觀察座標系在3D圖形處理中非常重要,它是聯繫三維世界座標系和二維設備座標系的橋樑和紐帶。後面我們將介紹3D圖形處理中要經過投影這一步操作,投影是將三維物體變換成二維圖形的過程,而定義投影空間一般都是在觀察座標系中進行的,因此3D圖形輸出中一般都有一個世界座標系到觀察座標系的變換步驟。

(4)設備座標系(DC)與規格化設備座標系(NDC)

設備座標系是與圖形的物理參數有關的座標系;而規格化設備座標系是獨立於具體物理設備的一種座標系,它具有顯示空間在X和Y方向上都是從0到1.對於每臺物理而言,NDC與DC僅僅是座標值相差一個比例因子,它可以看成是一個抽象的圖形設備。

(5)屏幕座標系

屏幕座標系爲顯示器的平面座標系,它的座標原點位於屏幕的左上角,水平向右爲X軸方向,垂直向下爲Y軸方向,以像爲單位。任何物體的基點座標最終都要轉化爲屏幕座標系中的座標來進行顯示。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章