三維繪圖基礎(chǔ)

1、三維繪圖基礎(chǔ)第1頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日重點內(nèi)容三維建模概述視窗管理創(chuàng)建表面模型創(chuàng)建實體模型渲染第2頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.1 三維幾何建模定義：采用計算機(jī)繪制三維圖形的技術(shù)稱為三維幾何建模。優(yōu)點：在三維空間觀察實體，能感覺到它的真實形狀和構(gòu)造。有助于形成設(shè)計概念及設(shè)計決策。有助于設(shè)計人員之間的交流。分類：根據(jù)建模方法及其在計算機(jī)中存儲方式的不同分。線框建模表面模型實體模型第3頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日線框模型用直線和曲線表示對象邊界的對象表示方法。線框模型沒有表面，是由描述輪廓的點、直線和曲線

2、構(gòu)成的。組成輪廓的每一個點和每一條直線都是單獨繪制出來的。線框模型建模是最費時的。不能進(jìn)行消隱和渲染處理。第4頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日表面模型具有邊界和表面，比線框模型更為復(fù)雜。其表面是由多個平面的多邊形組成的。對于曲面來說，表面模型是由表面多邊形網(wǎng)格組成的近似曲面。多邊形網(wǎng)格越密，曲面越光滑?？梢灾苯泳庉嫎?gòu)成表面模型的多邊形網(wǎng)格?？梢詫ζ溆嬎忝娣e、著色、消隱、渲染、求兩表面交線等操作。第5頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日實體模型具有實體的特征，如體積、重心和慣性矩等?？梢越⒒镜娜S實體，并進(jìn)行布爾運算，得到復(fù)雜實體?？赏ㄟ^二維實體產(chǎn)

3、生三維實體。是最容易建立的一種模型。第6頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.2 視窗管理14.2.1 用戶坐標(biāo)系世界坐標(biāo)系（WCS）：二維繪圖中，通常使用的是世界坐標(biāo)系。它是固定的。用戶坐標(biāo)系（UCS）：用戶根據(jù)需要自己定義的坐標(biāo)系。命令：UCS第7頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日命令UCS中的選項新建：新建一個UCS。移動：通過平移當(dāng)前UCS的原點或修改其Z軸深度來重新定義UCS，但保留其XY平面的方向不變。正交：指定AutoCAD提供的6個正交UCS之一。上一個：恢復(fù)上一個UCS。恢復(fù)：恢復(fù)已保存的UCS，使其成為當(dāng)前UCS。保存：把當(dāng)前U

4、CS按指定名稱保存。刪除：從已保存的用戶坐標(biāo)系列表中刪除指定的UCS。應(yīng)用：當(dāng)其他視口保存有不同的UCS時，將當(dāng)前UCS設(shè)置應(yīng)用到指定的視口或所有活動視口。？：列出用戶定義坐標(biāo)系的名稱。世界：將當(dāng)前用戶坐標(biāo)系設(shè)置為世界坐標(biāo)系。第8頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.2.2 視點定義：在三維空間觀察圖形的方向叫視點。如視點為（1，1，1），則觀察圖形的方向就是該點與原點構(gòu)成的直線。在模型空間中，可以以任意點作為視點。命令：Vpoint選項含義：指定視點：使用輸入的坐標(biāo)（X,Y,Z）創(chuàng)建觀察視圖的方向矢量。旋轉(zhuǎn)：使用兩個角度（XY平面與X軸的夾角，與XY平面的夾角）指定新

5、的觀察方向。顯示坐標(biāo)球和三軸架：系統(tǒng)顯示出坐標(biāo)球和三軸架。第9頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日坐標(biāo)球與三軸架第10頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日坐標(biāo)球和三軸架坐標(biāo)球坐標(biāo)球是球的二維表示。中心點為北極（0,0,1），相當(dāng)于視點位于Z軸的正方向；內(nèi)環(huán)為赤道（n,n,0）；整個外環(huán)為南極（0,0,-1）光標(biāo)位于內(nèi)環(huán)時，表示視點在球體的上半球；光標(biāo)位于內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間時，表示視點位于球體的下半球。三軸架三個坐標(biāo)軸構(gòu)成的軸架。三軸架的方位與光標(biāo)在坐標(biāo)球上的位置相對應(yīng)。第11頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日利用對話框設(shè)置視點菜單：視圖

6、三維視圖視點預(yù)置左邊鐘形表示原點與視點的連線在XY平面的投影和X軸的夾角。右邊半環(huán)形表示連線與投影線之間的夾角。設(shè)置為平面視圖：表示設(shè)置查看角度，以相對于選定坐標(biāo)系顯示平面視圖。第12頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日特殊視點AutoCAD提供了6個特殊視點。菜單：視圖三維視圖6個特殊視點與視圖的對應(yīng)關(guān)系0,0,1 俯視圖0,0,-1 仰視圖0,-1,0 前視圖0,1,0 后視圖1,0,0 左視圖-1,0,0 右視圖“視圖”工具欄 第13頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日俯視圖 左視圖 西南軸等測圖 東南等軸測 第14頁，共56頁，2022年，5月2

7、0日，0點24分，星期日14.2.3 視口視口是圖形屏幕上用于顯示圖形的一個限定區(qū)域。多視口就是通過把繪圖平面分成多個矩形區(qū)域，從而創(chuàng)建出多個不同的繪圖區(qū)域，其中的每一個區(qū)域都可以用來查看一張圖的不同部分。各個視口都相互獨立地顯示一個當(dāng)前圖形的視圖。而和其他的窗口沒有關(guān)系。可以在各個視口中編輯對象。第15頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日設(shè)置“視口”對話框第16頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日視口效果第17頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.2.4 三維動態(tài)觀察器“三維動態(tài)觀察器”工具欄 三維動態(tài)觀察三維連續(xù)觀察三維調(diào)整裁

8、減平面前向裁減開關(guān)三維調(diào)整距離三維旋轉(zhuǎn)后向裁減開關(guān)第18頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.3 繪制三維網(wǎng)格面及表面14.3.1 設(shè)置標(biāo)高和厚度命令：Elev可以通過該命令設(shè)置或者調(diào)整標(biāo)高和厚度在繪制某個圖形前預(yù)先設(shè)置標(biāo)高，也就是Z軸的坐標(biāo)值，以后繪制的所有對象，當(dāng)需要輸入三維點時，即使只輸入了X、Y坐標(biāo)值，系統(tǒng)同樣會把當(dāng)前的標(biāo)高值作為該點的Z坐標(biāo)值。同樣，如果用戶在繪制某個圖形前預(yù)先設(shè)置厚度值，那么繪制的圖形將帶有厚度。第19頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.3.2 創(chuàng)建面域定義：面域是使用形成閉合環(huán)的對象創(chuàng)建的二維閉合區(qū)域。環(huán)可以是直線

9、、多段線、圓、圓弧、橢圓、橢圓弧和樣條曲線的組合。組成環(huán)的對象必須閉合或通過與其他對象共享端點而形成閉合的區(qū)域。不能通過非閉合對象內(nèi)部相交構(gòu)成的閉合區(qū)域構(gòu)造面域。創(chuàng)建面預(yù)后，可以使用“拉伸”命令拉伸面域生成三維實體，還可以通過兩個圖形的并集、差集和交集創(chuàng)建復(fù)合的面域。可以通過邊界定義面域。創(chuàng)建面域命令：region第20頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.3.4 創(chuàng)建三維網(wǎng)格曲面三維網(wǎng)格面是單一的圖形對象，是用平面鑲嵌面表示對象的曲面。每一個網(wǎng)格由一系列橫線和豎線組成，可以定義行間距與列間距。通過定義曲面的邊界可以創(chuàng)建平直的或彎曲的曲面。創(chuàng)建網(wǎng)格曲面的方法：建立平移曲

10、面建立旋轉(zhuǎn)曲面建立直紋曲面第21頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.3.4 利用“三維對象”對話框繪制曲面“三維對象”對話框 第22頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日 AutoCAD提供3dface命令，使用戶可以構(gòu)造空間任意位置的平面，平面的頂點可以有不同的X、Y、Z坐標(biāo)，但不超過4個頂點。 繪制三維面 繪制三維面第23頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日繪制三維網(wǎng)格曲面 3dmesh命令可以構(gòu)造三維多邊形網(wǎng)格，廣泛應(yīng)用于繪制地形等不規(guī)則表面 三維網(wǎng)格曲面第24頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日繪制直紋

11、曲面直紋曲面 Rulesurf命令可以在兩個對象之間建立網(wǎng)格空間曲面，可以使用以下對象定義直紋曲面的邊界：直線、點、圓弧、圓、橢圓、橢圓弧、二維多段線、三維多段線或樣條曲線。 第25頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日繪制邊界曲面Edgesurf命令將4個相連接的對象作為邊界來構(gòu)造新的曲面，這些邊界對象可以是圓弧、直線、多段線、樣條曲線和橢圓弧，并且必須形成閉合環(huán)和共享端點，插在四個邊界間的雙三次曲面。 繪制邊界曲面 第26頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日繪制拉伸平移曲面Tabsurf命令可以將某個對象沿著方向矢量拉伸，從而形成一個新的曲面。 平移曲

12、面 第27頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日Revsurf命令可以構(gòu)造旋轉(zhuǎn)曲面，該命令將某一個對象(稱為輪廓線)繞軸旋轉(zhuǎn)一個角度，從而建立一個新的曲面。 待旋轉(zhuǎn)對象和旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)后的效果 繪制旋轉(zhuǎn)曲面第28頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.4 繪制三維實體 “實體”工具欄 繪制基本體 可以通過“實體”工具欄中的一些按鈕繪制一些基本的三維實體圖形，例如長方體、球體、圓錐體、圓環(huán)體、圓柱體和鍥體。第29頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日繪制拉伸實體AutoCAD的Extrude命令可以將一些二維對象拉伸成三維實體。拉伸過程中不

13、但可以指定高度，而且還可以使對象截面沿著拉伸方向變化。 二維平面圖 拉伸繪制完成的樓梯 第30頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日繪制旋轉(zhuǎn)實體旋轉(zhuǎn)實體是指是使用Revolve命令將一些二維圖形繞指定的軸旋轉(zhuǎn)而形成的三維實體。 二維旋轉(zhuǎn)對象 旋轉(zhuǎn)后效果圖 第31頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日剖切Slice命令 剖切命令可以切開現(xiàn)有實體并移去指定部分，從而創(chuàng)建新的實體。用戶可以選擇保留剖切實體的一半或全部，剖切實體保留原實體的圖層和顏色特性。 待剖切的實體 保留兩側(cè)實體 保留一側(cè)實體 第32頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日切割

14、Section命令切割命令可以創(chuàng)建穿過面域或無名塊等實體的相交截面，即可獲得該切面形成的面。 切割后實體 待切割的實體 第33頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日注意：剖切與切割的區(qū)別 在于剖切是將實體分開成兩個實體，而切割只是在指定位置創(chuàng)建通過該位置的一個切面，原來的實體依然完整。第34頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日干涉 Interfere命令干涉命令是用兩個或者多個實體的公共部分創(chuàng)建三維組合實體。 第35頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.5 三維圖形的編輯 類似于二維繪圖，三維繪圖中的編輯功能也是必不可少的。有許多的

15、二維圖形的編輯方法仍然對三維圖形仍然適用。但有些命令僅對某些三維類型適用，有些命令對所有三維對象都適用。 第36頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日二維命令在三維圖形編輯中的應(yīng)用第37頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日拉伸面已繪制的長方體 拉伸效果 拉伸面是指用戶可以沿一條路徑拉伸平面，或者通過指定一個高度值和傾斜角對平面進(jìn)行拉伸。 第38頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日移動面 AutoCAD只移動選定的面而不改變其方向。在三維實體中，可以輕松地將孔從一個位置移到另一個位置。 第39頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24

16、分，星期日偏移面在一個三維實體上，可以按指定的距離均勻地偏移面。通過將現(xiàn)有的面從原始位置向內(nèi)或向外偏移指定的距離可以創(chuàng)建新的面(在面的法線方向上偏移，或向曲面或面的正側(cè)偏移)。 偏移面效果 第40頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日 戶可以從三維實體對象上刪除面、倒角和圓角。只有所選的面刪除后不影響實體存在，才能刪除所選面。 壓印 壓印后的三維實體 刪除面第41頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日抽殼旋轉(zhuǎn)面 傾斜面 復(fù)制面 復(fù)制邊 抽殼 第42頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日布爾運算布爾(BOOLEN)操作用于兩個或兩個以上的實心

17、體，通過它可以完成并集（union）、差集(subtract)、交集(intersect)運算。布爾操作能夠使用這三種運算將簡單的實體組合成為復(fù)雜的實體。第43頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日并集（union）用于將兩個或多個相重疊的實體組合成一個新的實體。第44頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日差集(subtract)：用于從選定的實體中刪除與另一個實體的公共部分。第45頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日交集(intersect)：用于繪制兩個實體的公共部分。第46頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日其它

18、命令 在三維空間里，比較常用的是3DARRAY、ROTATE3D、MIRROR3D等通用三維實體編輯命令， MIRROR3D第47頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日3DARRAYROTATE3D第48頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日14.6 渲染在繪制效果圖的時候，經(jīng)常需要將已繪制的三維模型染色，或者給三維模型設(shè)置場景，或者給三維模型增加光照效果，是三維模型更加逼真?！颁秩尽惫ぞ邫诘?9頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日設(shè)置消隱(hide)在三維效果圖中，經(jīng)常將不可視的部分消去，即消隱。消隱效果第50頁，共56頁，2022年，5月20日，0點24分，星期日設(shè)置