CAD课程第三章：图形处理与几何变换

"CAD课程第三章主要讲解了计算机图形处理技术，包括窗口和视区的概念、图形坐标系的种类以及二维和三维几何变换。在这一章中，学生将学习如何进行比例、对称、错切、旋转和平移变换，以及这些变换在实际图形处理中的应用。" 在CAD（计算机辅助设计）中，了解窗口和视区的概念对于有效地显示和操作图形至关重要。窗口是指在计算机内存中用于显示图形内容的矩形区域，它可以是任意形状，但通常为矩形。视区则是在图形设备（如显示器）上实际显示图形的矩形区域。窗口和视区之间的关系通过坐标变换来调整，确保图形在显示时的正确比例和位置。例如，如果窗口大小改变而视区大小不变，图形会被相应地放大或缩小；反之，如果视区变化而窗口保持不变，图形也会随之变化。此外，窗口和视区纵横比的不同会导致图形的伸缩变形。 图形坐标系在CAD中扮演着核心角色，它们提供了在不同层面操作图形的标准框架。模型坐标系（MCS）是所有几何数据的基础，它是一个固定的直角坐标系。工作坐标系（WCS）则可以根据用户的特定任务进行调整，便于输入和编辑图形。屏幕坐标系（SCS）对应于显示器的坐标系统，而观察坐标系（VCS）是根据观察者的位置和方向来定义的，用于模拟真实的视角效果。 在本章中，二维几何变换涵盖了平移、比例、对称、旋转和错切，这些都是CAD中常用的操作。平移是将图形沿某一方向移动；比例变换可以放大或缩小图形；对称变换则是关于某条轴或平面的镜像反射；旋转是围绕一个点或轴转动图形；错切变换则是改变图形在垂直于变换轴方向上的比例。这些基本变换可以组合成更复杂的综合变换，以实现各种设计需求。 三维几何变换进一步扩展了这些概念，增加了投影和透视变换，用于模拟真实世界的视觉效果。投影变换包括平行投影和透视投影，前者忽略物体与观察者的距离，后者则考虑了距离因素，使远物体显得更小，更符合人类视觉感知。 通过学习这些基础概念和技术，学生能够熟练掌握CAD软件，进行精确的图形设计和编辑，从而在工程、建筑、艺术等领域发挥重要作用。在课堂练习中，学生需要运用所学知识，设计一个具有比例、对称、错切、旋转和平移变换的四边形字型，这将帮助他们深入理解和应用这些理论知识。