第10章 繪制三維圖形

第10章繪制三維圖形

學(xué)習(xí)目標(biāo)本章分別介紹繪制各種基本三維形體的命令以及建立光源、設(shè)置材質(zhì)、表面貼圖和渲染等的操作方法。學(xué)習(xí)要求了解：建立光源、設(shè)置材質(zhì)及表面貼圖的基本方法。掌握：繪制各種基本三維形體的命令以及三維圖形的渲染方法。10.1基本繪圖命令A(yù)utoCAD的基本三維形體對(duì)象包括長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體和螺旋等。任何復(fù)雜的三維形體都可以被看做是由基本形體對(duì)象組合或編輯而成。

繪制基本三維形體的命令位于圖10-1所示的“繪圖”下拉菜單中的“建?！弊蛹?jí)菜單中。在圖10-2所示的“建?！惫ぞ邫谥?，則集中了繪制基本三維形體的工具按鈕。圖10-1“建?！弊硬藛螆D10-2“建?！惫ぞ邫?0.1.1繪制長方體可按下列之一創(chuàng)建長方體：

“建模”工具欄：“長方體”按鈕下拉菜單“繪圖”→“建?！薄伴L方體”命令行：BOX輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令：_box

指定第一個(gè)角點(diǎn)或[中心(C)]:指定一點(diǎn)指定其他角點(diǎn)或[立方體(C)/長度(L)]:L↙指定長度:60↙指定寬度:30↙指定高度或[兩點(diǎn)(2P)]:20↙選擇“視圖”→“三維視圖”→“西南等軸測(cè)”命令，即可看到長方體的立體效果，如圖10-3所示。圖10-3長方體

為了便于觀察三維圖形，AutoCAD提供了消隱的顯示模式，即以三維線框表示三維實(shí)體的可見輪廓線和網(wǎng)格線，不可見表面上的輪廓線和網(wǎng)格線則不予顯示?？砂聪铝蟹椒ㄖ患せ睢跋[”顯示模式：

“渲染”工具欄：“隱藏”按鈕下拉菜單：“視圖”→“消隱”命令行：HIDE消隱后所顯示的三維圖形如圖10-4(b)所示。圖10-4三維圖形的消隱(a)消隱前(b)消隱后

缺省狀態(tài)下，三維實(shí)體的曲面體都以4條輪廓線表示三維實(shí)體的曲表面，如圖10-5(a)所示。通過修改系統(tǒng)變量可以增加輪廓線的密度，控制三維實(shí)體曲面輪廓線密度的系統(tǒng)變量為ISOLINES，其值在0～2047之間選取。圖10-5三維曲面體的輪廓線(a)ISOLINES=4(b)ISOLINES=10設(shè)置曲面輪廓線密度的方法如下：

下拉菜單：“工具”→“選項(xiàng)”→“顯示”（“選項(xiàng)”對(duì)話框如圖10-6所示）命令行：ISOLINES圖10-6“選項(xiàng)”對(duì)話框10.1.2繪制圓錐體可按下列之一創(chuàng)建圓錐體：

“建模”工具欄：“圓錐體”按鈕下拉菜單“繪圖”→“建?！薄皥A錐體”命令行：CONE

輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_cone指定底面的中心點(diǎn)或[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/相切、相切、半徑(T)/橢圓(E)]:給出底面中心點(diǎn)指定底面半徑或[直徑(D)]:10↙指定高度或[兩點(diǎn)(2P)/軸端點(diǎn)(A)/頂面半徑(T)]:15↙創(chuàng)建結(jié)果如圖10-7所示圖10-7圓錐體10.1.3繪制球體可按下列之一創(chuàng)建球體：

“建模”工具欄：“球體”按鈕下拉菜單“繪圖”→“建模”→“球體”命令行：

SPHERE創(chuàng)建結(jié)果如圖10-8所示輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_sphere指定中心點(diǎn)或[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/相切、相切、半徑(T)]:

給出中心點(diǎn)指定半徑或[直徑(D)]<10.0000>:

10↙圖10-8圓球10.1.4繪制圓柱體可按下列之一創(chuàng)建圓柱體：

“建?！惫ぞ邫冢骸皥A柱體”按鈕下拉菜單“繪圖”→“建?！薄皥A柱體”命令行：

CYLINDER命令:_cylinder指定底面的中心點(diǎn)或[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/相切、相切、半徑(T)/橢圓(E)]:給出底面中心點(diǎn)指定底面半徑或[直徑(D)]<10.0000>:10↙指定高度或[兩點(diǎn)(2P)/軸端點(diǎn)(A)]<15.0000>:20

↙

創(chuàng)建結(jié)果如圖10-9所示。圖10-9圓柱體10.1.5繪制圓環(huán)體可按下列之一創(chuàng)建圓環(huán)體：

“建模”工具欄：“圓環(huán)體”按鈕下拉菜單“繪圖”→“建?！薄皥A環(huán)體”命令行：

TORUS

圖10-10圓環(huán)體輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_torus指定中心點(diǎn)或[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/相切、相切、半徑(T)]:給出中心點(diǎn)指定半徑或[直徑(D)]<100.0000>:20↙指定圓管半徑或[兩點(diǎn)(2P)/直徑(D)]<10.0000>:5↙創(chuàng)建結(jié)果如圖10-10所示。10.1.6繪制螺旋可按下列之一創(chuàng)建螺旋：

“建?！惫ぞ邫冢骸奥菪卑粹o下拉菜單“繪圖”→“建?！薄奥菪泵钚校?/p>

HELIX

輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_helix圈數(shù)=3.0000扭曲=CCW指定底面的中心點(diǎn):給出底面中心點(diǎn)指定底面半徑或[直徑(D)]<1.0000>:20↙指定頂面半徑或[直徑(D)]<20.0000>:↙

指定螺旋高度或[軸端點(diǎn)(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<1.0000>:50↙創(chuàng)建結(jié)果如圖10-11所示。

圖10-11螺旋線

10.1.7繪制楔體可按下列之一創(chuàng)建楔體：

“建模”工具欄：“楔體”按鈕下拉菜單“繪圖”→“建?！薄靶w”命令行：

WEDGE

輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_wedge指定第一個(gè)角點(diǎn)或[中心(C)]:給出底面中心點(diǎn)指定其他角點(diǎn)或[立方體(C)/長度(L)]:L↙指定長度<60.0000>:60↙指定寬度<30.0000>:30↙指定高度或[兩點(diǎn)(2P)]<20.0000>:50↙創(chuàng)建結(jié)果如圖10-12所示。圖10-12楔體10.1.8繪制三維多段線可按下列之一創(chuàng)建楔體：下拉菜單“繪圖”→“三維多段線”命令行：

3DPOLY

利用三維多段線命令可以在三維空間內(nèi)繪制各個(gè)方向的多段線。激活命令后提示如下：指定多段線的起點(diǎn):指定直線的端點(diǎn)或[放棄（U）]:指定直線的端點(diǎn)或[閉合（C）/放棄（U）]:

繪制如圖11-13所示三維多段線，并以此為掃掠路徑生成外徑30，內(nèi)徑20的水管。圖11-13繪制三維多段線圖11-14水管

圖11-13繪制三維多段線圖11-14水管步驟如下：⑴激活三維多段線命令，打開對(duì)象追蹤和極軸，利用對(duì)象追蹤線和直線的直接距離輸入法完成所需三維多段線。⑵繪制直徑30、20的圓(兩圓必須位于同一平面內(nèi))。⑶激活“掃掠”命令后，命令欄提示:選擇要掃掠的對(duì)象:同時(shí)選擇直徑30、20的圓選擇掃掠路徑或[對(duì)齊（A）/基點(diǎn)（B）比例（S）/扭曲（T）]:選擇多段線⑷調(diào)用“差集”命令，分別選擇生成的實(shí)體，形成空心結(jié)構(gòu)，如圖11-14所示。10.1.9拉伸可按下列之一激活拉伸命令：

“建?！惫ぞ邫冢骸袄臁卑粹o

下拉菜單“繪圖”→“建?！薄袄臁泵钚校?/p>

EXTRUDE

利用拉伸命令，可將平面圖形拉成三維實(shí)體。輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_extrude當(dāng)前線框密度:ISOLINES=8選擇要拉伸的對(duì)象:選取圖10-15所示圖形選擇要拉伸的對(duì)象:↙指定拉伸的高度或[方向(D)/路徑(P)/傾斜角(T)]<10.0000>:10

↙圖10-15拉伸前的圖形圖10-17拉伸后的三維實(shí)體

利用“拉伸”命令還可將不封閉的直線、多段線或曲線拉伸成相應(yīng)的平面或曲面。圖10-18用于拉伸的圖形對(duì)象圖10-19拉伸后的圖形

圖10-18所示為用多段線和樣條曲線命令繪制的平面圖形，將其拉伸成高度為100的平面和曲面。操作步驟如下：激活“拉伸”命令，命令行提示：選擇要拉伸的對(duì)象:同時(shí)選取多段線和樣條曲線↙

指定拉伸的高度或[方向（D）/路徑（P）/傾斜角（T）]<0.000>:100↙拉伸后的圖形如圖10-19所示。10.1.10加厚可按下列之一激活拉伸命令：下拉菜單“修改”→“三維操作”→“加厚”命令行：

THICKEN

利用加厚命令可以將平面或曲面加厚成實(shí)體。將圖10-19所示的平面和曲面加厚成厚度為30的實(shí)體，操作步驟如下:激活“加厚”命令:_thicken選擇要加厚的曲面:同時(shí)選取平面和曲面↙指定厚度<0.000>:30↙完成的實(shí)體如圖10-20所示圖10-19拉伸后的圖形圖10-20通過加厚形成的實(shí)體10.1.11掃掠可按下列之一激活掃掠命令：

“建?！惫ぞ邫冢骸皰呗印卑粹o

命令行：

SWEEP

該命令用于沿指定路徑并以指定輪廓的形狀（掃掠對(duì)象）繪制實(shí)體或曲面。可以一次掃掠多個(gè)位于同一平面內(nèi)的對(duì)象。輸入命令后，系統(tǒng)依次提示:命令:_sweep當(dāng)前線框密度:ISOLINES=8選擇要掃掠的對(duì)象:選擇小圓選擇要掃掠的對(duì)象:↙選擇掃掠路徑或[對(duì)齊(A)/基點(diǎn)(B)/比例(S)/扭曲(T)]:選擇螺旋掃掠后的結(jié)果如圖10-22所示。圖10-21掃掠圖10-22掃掠后的實(shí)體10.1.12旋轉(zhuǎn)可按下列之一激活掃掠命令：

“建?！惫ぞ邫冢骸靶D(zhuǎn)”按鈕

下拉菜單

“繪圖”→“建?！薄靶D(zhuǎn)”

命令行：

REVOLVE

該命令可以通過旋轉(zhuǎn)封閉的二維圖形來創(chuàng)建實(shí)體。輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：當(dāng)前線框密度:ISOLINES=8選擇要旋轉(zhuǎn)的對(duì)象:選擇封閉圖形選擇要旋轉(zhuǎn)的對(duì)象:↙指定軸起點(diǎn)或根據(jù)以下選項(xiàng)之一定義軸[對(duì)象(O)/X/Y/Z]<對(duì)象>:選擇直線上端點(diǎn)A指定軸端點(diǎn):選擇直線下端點(diǎn)B指定旋轉(zhuǎn)角度或[起點(diǎn)角度(ST)]<360>:↙旋轉(zhuǎn)后的實(shí)體如圖10-24所示。圖10-23旋轉(zhuǎn)前圖10-24旋轉(zhuǎn)后的實(shí)體10.1.13放樣可按下列之一激活掃掠命令：

“建?！惫ぞ邫冢骸胺艠印卑粹o

下拉菜單

“繪圖”→“建?！薄胺艠印?/p>

命令行：

LOFT

使用放樣命令可以通過對(duì)包含兩條或兩條以上的一組橫截面曲線進(jìn)行放樣建模來創(chuàng)建三維實(shí)體或曲面。如果對(duì)一組閉合的橫截面曲線進(jìn)行放樣，則生成實(shí)體，如果對(duì)一組開放的橫截面曲線進(jìn)行放樣，則生成曲面。激活放樣命令后命令欄提示如下：按放樣次序選擇橫截面:輸入選項(xiàng)[導(dǎo)向（G）/路徑（P）/僅橫載面（C）]<僅橫截面>:圖10-25放樣截面與路徑

圖10-25放樣截面與路徑圖10-26放樣后的實(shí)體

下面以圖11-25所示圖形為例說明利用“路徑”選項(xiàng)進(jìn)行放樣的操作方法，該圖形要求以正五邊形和下方的圓為放樣載面，以圓弧為放樣路徑生成實(shí)體，具體步驟如下：⑴調(diào)用平面繪圖命令繪出圖形。⑵激活“放樣”命令后，命令行提示：按放樣次序選擇橫截面:選擇圓及正五邊形按放樣次序選擇橫截面:↙輸入選項(xiàng)[導(dǎo)向（G）/路徑（P）/僅橫載面（C）]<僅橫截面>:P↙選擇路徑曲線:選擇圓弧生成的實(shí)體如圖11-26所示。10.2渲染

為了得到三維形體的真實(shí)效果，可以建立燈光，并對(duì)三維對(duì)象的表面添加材質(zhì)，然后再對(duì)實(shí)體進(jìn)行渲染。10.2.1在渲染窗口中渲染對(duì)象

在AutoCAD2008中，可以在渲染窗口或視口中快速渲染對(duì)象。系統(tǒng)默認(rèn)項(xiàng)為渲染窗口，如圖10-27所示。渲染窗口顯示了當(dāng)前視圖中圖形的渲染效果。圖10-27渲染窗口圖10-27渲染窗口可按下列之一輸入渲染命令：

“渲染”工具欄：“渲染”按鈕下拉菜單“視圖”→“渲染”→“渲染”命令行：RENDER

在渲染窗口中，點(diǎn)取“文件”下拉菜單中的“保存”子級(jí)選項(xiàng)，可將渲染的圖片按指定的路徑，以*.bmp、*.pcx、*.tga、*.tif、*.jpg、*.png等格式保存。渲染窗口的右側(cè)則顯示了渲染圖像的各種信息。10.2.2在視口中渲染對(duì)象

如果只是觀察渲染圖像的效果，而不需保存渲染的圖片時(shí)，可直接在視口（繪圖區(qū)）對(duì)實(shí)體進(jìn)行渲染?？砂聪铝兄惠斎朊睿?/p>

“渲染”工具欄：“高級(jí)渲染設(shè)置”按鈕下拉菜單“視圖”→“渲染”→“高級(jí)渲染設(shè)置”命令行：RPREF

輸入命令后，系統(tǒng)打開“高級(jí)渲染設(shè)置”選項(xiàng)板，如圖10-28所示。圖10-28“高級(jí)渲染設(shè)置”選項(xiàng)板

選項(xiàng)板中的“目標(biāo)”選項(xiàng)用于設(shè)置渲染圖像的輸出位置，點(diǎn)取其右側(cè)的圖框后，在彈出下拉列表中選取“視口”即可。10.2.3設(shè)置渲染背景可按下列命令之一打開“視圖管理器”

：

“視圖”工具欄：“命名視圖”按鈕下拉菜單“視圖”→“命名視圖”命令行：VIEW

渲染時(shí)，背景襯托在模型的后面。背景可以是單色、多色組合的漸變色或位圖圖像。輸入命令后，系統(tǒng)打開“視圖管理器”對(duì)話框，如圖10-29所示。圖10-29“視圖管理器”對(duì)話框圖10-29“視圖管理器”對(duì)話框

點(diǎn)取對(duì)話框右側(cè)的“新建”按鈕，可打開如圖10-30所示的“新建視圖”對(duì)話框。圖10-30“新建視圖”對(duì)話框

此時(shí)，可在對(duì)話框的“視圖名稱”欄目中輸入名稱，并在“背景”下拉列表中選取所需要背景選項(xiàng)。

如需用一圖片作渲染背景，可在如圖10-31所示的“背景”對(duì)話框中點(diǎn)取“瀏覽”按鈕，便可按指定路徑選取圖片。圖10-32所示為用于調(diào)整背景圖像的對(duì)話框。圖10-31選取圖像背景對(duì)話框

圖10-32“調(diào)整背景圖像”對(duì)話框10.3創(chuàng)建光源

對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行渲染時(shí)，光源的應(yīng)用將直接影響渲染的效果。當(dāng)用戶未在場(chǎng)景中創(chuàng)建光源時(shí)，AutoCAD將使用默認(rèn)的光源對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行渲染。默認(rèn)光源為視點(diǎn)后面的兩個(gè)平行光。用戶可以根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建點(diǎn)光源、聚光燈光源及平行光源等。創(chuàng)建光源的操作步驟如下：點(diǎn)下拉菜單“工具”→“選項(xiàng)板”→“工具選項(xiàng)板”，如圖10-34所示。圖10-33打開工具選項(xiàng)板

圖10-34工具選項(xiàng)板

在工具選項(xiàng)板的標(biāo)題欄上點(diǎn)右鍵，從彈出的快捷菜單中選取“常用光源”選項(xiàng)，如圖10-35所示。圖10-35“選項(xiàng)板”快捷菜單

“常用光源”選項(xiàng)板如圖10-36所示。使用時(shí)，可直接將光源圖標(biāo)從選項(xiàng)板上拖到繪圖區(qū)中，并確定其位置。圖10-36“常用光源”選項(xiàng)板

圖10-34工具選項(xiàng)板“渲染”工具欄

若點(diǎn)取“渲染”工具欄中的“光源列表”按鈕，可打開如圖10-37所示的“模型中的光源”列表框?？蛑辛谐隽嗽趫D形中建立的所有光源。對(duì)所創(chuàng)建的各種光源，可以使用夾點(diǎn)工具進(jìn)行移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，也可在“特性”窗口中將其打開或關(guān)閉，并可更改其特性。圖10-37“模型中的光源”列表框10.3.1創(chuàng)建點(diǎn)光源

點(diǎn)光源的光線從其所在位置向四周發(fā)射?？砂聪铝忻钪辉O(shè)置點(diǎn)光源：拖曳或單擊“常用光源”選項(xiàng)板中“點(diǎn)光源”圖標(biāo)命令行：POINTLIGHT輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_Pointlight指定源位置<0，0，0>:根據(jù)實(shí)際情況確定點(diǎn)光源位置輸入要更改的選項(xiàng)[名稱(N)/強(qiáng)度(I)/狀態(tài)(S)/陰影(W)/衰減(A)/顏色(C)/退出(X)]<退出>:↙經(jīng)過快速渲染后，點(diǎn)光源的渲染效果如圖10-38所示。圖10-38點(diǎn)光源渲染效果10.3.2創(chuàng)建聚光燈

可按下列命令之一設(shè)置聚光燈：拖曳或單擊“常用光源”選項(xiàng)板中“聚光燈”圖標(biāo)命令行：SPOTLIGHT

聚光燈可發(fā)射定向錐形的光線，使用時(shí)可以控制光源的投射方向和錐體的尺寸。聚光燈一般用于表現(xiàn)模型中的特定結(jié)構(gòu)或區(qū)域。輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_Spotlight指定源位置<0，0，0>:給定光源的位置指定目標(biāo)位置<0，0，-10>:給定光源所照射的目標(biāo)位置輸入要更改的選項(xiàng)[名稱(N)/強(qiáng)度(I)/狀態(tài)(S)/聚光角(H)/照射角(F)/陰影(W)/衰減(A)/顏色(C)/退出(X)]<退出>:↙

聚光燈的渲染效果如圖10-39所示。圖10-39聚光燈渲染效果10.3.3創(chuàng)建平行光

可按下列命令之一設(shè)置平行光：拖曳或單擊“常用光源”選項(xiàng)板中“聚光燈光源”圖標(biāo)命令行：

DISTANTLIGHT

僅向一個(gè)方向發(fā)射統(tǒng)一的平行光光線。可以在視口中的任意位置指定光線的方向。

平行光的強(qiáng)度并不隨著距離的增加而衰減；對(duì)于每個(gè)照射的面，平行光的亮度都與其在光源處相同?？梢杂闷叫泄饨y(tǒng)一照亮對(duì)象或背景。輸入命令后，系統(tǒng)依次提示：命令:_distantlight指定光源來向<0，0，0>或[矢量(V)]:0，100，100↙指定光源去向<1，1，1>:100，100，50↙輸入要更改的選項(xiàng)[名稱(N)/強(qiáng)度(I)/狀態(tài)(S)/陰影(W)/顏色(C)/退出(X)]<退出>:↙圖10-40平行光渲染效果平行光的渲染效果如圖10-40所示。10.4設(shè)置材質(zhì)

在對(duì)實(shí)體進(jìn)行渲染時(shí)，如能合理地使用材質(zhì)可以增強(qiáng)模型的真實(shí)感。

設(shè)置材質(zhì)的一般方法：點(diǎn)下拉菜單“工具”→“工具選項(xiàng)板”，打開工具選項(xiàng)板后，在其標(biāo)題欄上點(diǎn)右鍵，從彈出的快捷菜單中選取“材質(zhì)”選項(xiàng)，“材質(zhì)”選項(xiàng)板如圖10-41所示。圖10-41“材質(zhì)”選項(xiàng)板使用材質(zhì)時(shí)，只需將材質(zhì)圖標(biāo)拖動(dòng)到圖形中的三維實(shí)體對(duì)象上。如要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行編輯，則需打開“材質(zhì)”對(duì)話框?？砂聪铝忻钪淮蜷_“材質(zhì)”對(duì)話框：

“渲染”工具欄“材質(zhì)”按鈕下拉菜單“視圖”→“渲染”→“材質(zhì)”命令行：MATERIALS打開的“材質(zhì)”選項(xiàng)板如圖10-42所示。圖10-42“材質(zhì)”對(duì)話框在“材質(zhì)”選項(xiàng)板的“圖形中可用的材