文档介绍：计算机图形学
Computer Graphics
王汝传 ******@njupt.
黄海平 ******@njupt.
林巧民 ******@njupt.
教材:《计算机图形学》王汝传等编著人民邮电出版社
概述
几何造型定义
几何造型是计算机及其图形
工具表示描述物体形状,设计几
何形体,模拟物体动态处理过程
的一门综合技术。包括:
1、曲面造型:B样条曲面,Coons
2、实体造型
3、特征造型:面向制造全过程,实现CAD/CAM集成重要手段
三种造型关键是实体造型,后面重点讨论实体造型。
第七章几何造型简介
第七章几何造型简介
概述
几何造型定义
几何造型历史
几何造型应用
几何造型三种模型
实体模型构造
几何造型:在计算机内生成所需要的几何形状。
计算机图形学:在输出设备上显示所生成的图形。
概述
几何造型历史
几何造型的基本理论和方法是在本世纪70年代开始创立的,经过二十几年的发展和研究,现已开始被广泛地应用在工业生产的各个领域。
1973年在英国剑桥大学由I·C·Braid等建成了BUILD系统
1973年日本北海道大学公布了TIPS-1系统
1978年,Shape Data的ROMULUS系统问世
1980年 Evans和Sutherland开始将ROMULUS投放市场
第七章几何造型简介
目前市场上已有许多商品化的几何造型系统。
国外: AUTOCAD、CATIA、I - DEAS 、Pro/Engineer、
UnigraphicsⅡ、 ACIS、Parasolid等。
国内:高华、金银花、管道CAD、制造工程师(ME)、
NPU-CAD/CAM系统
概述
几何造型应用
工业上应用:1、航空工业:飞机设计
2、汽车工业:车身设计
3、船舶工业
4、模具设计
医学上应用:1、CT图象三维模型
2、模拟解剖
建筑工业: 1、建筑图自动绘制
2、物理特性计算,如:计算重心、体积
3、结构有限元分析
第七章几何造型简介
服装业应用、动画制作、人体造型、计算机辅助教学
几何造型系统三种模型
1、线框模型
2、表面模型
3、实体模型
由构成物体的一组顶点和边来表示物体的几何形状,其中边可以是直线,也可以是曲线,如圆弧、二次曲线、B 样条曲线和Bezier曲线。
表面模型是以物体的各个表面为单位来表示其形体特征的,在线框模型的基础上增加了有关面和边的几何信息、拓扑信息。
实体模型的核心问题是采用什么方法来表示实体。与线框模型和表面模型的根本区别在于:实体模型不仅记录了全部几何信息,而且记录了全部点、线、面、体的拓扑信息。
几何造型系统三种模型
1、线框模型
最早表示形体模型,用线框表示物体,如图。
线框模型的数据结构
构造模型时操作简便,处理速度快且占
用内存少。特别适用于设计构思、建立
设计图的总体空间位置关系及图形的动态
交互显示。
利用投影变换,从三维线框模型可方便
地生成各种正投影图、轴测图和任意观
察方向的透视投影图。
线框模型的优缺点
优点:
缺点:
中间打孔的长方体
—易出现二义性理解;
—缺少曲面边缘侧影轮廓线;
—缺少边与面、面与体之间关系的信息,不能描述产品。
几何造型系统三种模型
2、表面模型
在线框模型基础上,增加了有关生成立体各表面的数据而构成的模型。
表面模型的数据结构
按生成方式不同,表面模型有以下几种:
(1)基本面:通过对一条线扫描操作得到
(2)旋转面:对一个平面绕某一轴旋转得到
(3)相交面
(4)分析法表面
(5)雕塑曲面(自由曲面)
(6)组合平面:通过四边形网格和纵横边界构成