Центральная (перспективная) проекция

Чтобы построить проекцию нужно задать точку, которая называется центром проекции. Проекции строятся с помощью проецирующих лучей или проекторов, которые выходят из центра проекции. Проекторы пересекают плоскость, которая называется проекционной или картинной плоскостью, и затем проходят через каждую точку трехмерного объекта и образуют тем самым проекцию (см. "Классификация проекций").

Поскольку поверхность любого трехмерного объекта содержит бесконечное число точек, то необходимо задать способ описания поверхности объекта конечным числом точек для представления в компьютере. А именно, будем использовать линейное представление объектов в трехмерном пространстве с помощью отрезков прямых и плоских многоугольников. При этом отрезки прямых после перспективного преобразования переходят в отрезки прямых на проекционной плоскости. Это важное свойство центральной перспективы позволяет проецировать, т.е. производить вычисления только для конечных точек отрезков, а затем соединять проекции точек линиями уже на проекционной плоскости.

Точка A проецируется на экран как A'. Расстояние от наблюдателя до проекционной плоскости равно k. Определим координаты точки A' на экране. Обозначим их xэ и yэ. Из подобия треугольников AyAzN и yэON находим, что

$$
\frac{y}{z+k} = \frac{y_э}{k}, \Rightarrow y_э = \frac{ky}{z+k}\mbox{ (1)}
$$

аналогично для x:
$$
x_э = \frac{kx}{z+k}
$$

Напомним, что k - это расстояние, а наблюдатель находится в точке N(0,0,-k).
Если точку наблюдения поместить в начало координат, а проекционную плоскость на расстояние α, то формулы для xэ и yэ примут вид:
$$
x_э = \frac{kx}{z}, y_э = \frac{ky}{z}\mbox{ (2)}
$$

Формулы (1) более удобны при необходимости простым образом приближать или удалять наблюдателя от проекционной плоскости. Формулы (2) требуют меньше времени для вычислений за счет отсутствия операции сложения.