Каркасная модель

Представление трехмерного объекта, на котором визуализируются только его края.

В 3D компьютерной графике каркасная модель ( также пишется каркасная модель ) — это визуальное представление трехмерного ( 3D) физического объекта. Она основана на полигональной сетке или объемной сетке , созданной путем указания каждого края физического объекта, где встречаются две математически непрерывные гладкие поверхности, или путем соединения составляющих вершин объекта с помощью (прямых) линий или кривых . Объект проецируется в экранное пространство и визуализируется путем рисования линий в месте расположения каждого края. Термин «каркас» происходит от дизайнеров, использующих металлическую проволоку для представления трехмерной формы твердых объектов. Каркасные компьютерные модели 3D позволяют строить и манипулировать твердыми телами и твердыми поверхностями. Моделирование твердых тел 3D эффективно рисует более качественные представления твердых тел, чем обычное линейное рисование .

Использование каркасной модели позволяет визуализировать базовую структуру дизайна 3D-модели. Традиционные двухмерные виды и чертежи/визуализации могут быть созданы путем соответствующего вращения объекта и выбора удаления скрытых линий с помощью секущих плоскостей .

Поскольку каркасные визуализации относительно просты и быстры в расчетах, они часто используются в случаях, когда требуется относительно высокая частота кадров экрана (например, при работе с особенно сложной 3D-моделью или в системах реального времени , которые моделируют внешние явления). Когда требуется большая графическая детализация, текстуры поверхности могут быть добавлены автоматически после завершения первоначальной визуализации каркаса. Это позволяет дизайнеру быстро просматривать твердые тела или вращать объекты в разных видах без длительных задержек, связанных с более реалистичной визуализацией или даже обработкой граней и простым плоским затенением .

Формат каркаса также хорошо подходит и широко используется при программировании траекторий движения инструмента для станков с прямым числовым программным управлением (DNC) .

Нарисованные от руки иллюстрации, похожие на каркасные, появились еще в эпоху итальянского Возрождения . ^[2] Каркасные модели также широко использовались в видеоиграх для представления 3D-объектов в 1980-х и начале 1990-х годов, когда «правильно» заполненные 3D-объекты были бы слишком сложны для расчета и рисования на компьютерах того времени. Каркасные модели также используются в качестве входных данных для автоматизированного производства (CAM).

Существует три основных типа 3D -моделей автоматизированного проектирования (САПР); каркасная модель является наиболее абстрактной и наименее реалистичной. Другие типы — поверхностная и твердая . Каркасный метод моделирования состоит только из линий и кривых, которые соединяют точки или вершины и тем самым определяют края объекта.

Простой пример каркасной модели

Объект определяется двумя таблицами: (1) Таблица вершин и (2) Таблица ребер.

Таблица вершин состоит из трехмерных значений координат для каждой вершины относительно начала координат.

Вершина	Х	И	З
1	1	1	1
2	1	-1	1
3	-1	-1	1
4	-1	1	1
5	1	1	-1
6	1	-1	-1
7	-1	-1	-1
8	-1	1	-1

Таблица ребер определяет начальную и конечную вершины для каждого ребра.

Край	Начать Вертекс	Конечная вершина
1	1	2
2	2	3
3	3	4
4	4	1
5	5	6
6	6	7
7	7	8
8	8	5
9	1	5
10	2	6
11	3	7
12	4	8

Наивная интерпретация могла бы создать каркасное представление, просто рисуя прямые линии между экранными координатами соответствующих вершин, используя список ребер.

В отличие от представлений, предназначенных для более детальной визуализации, информация о лице не указывается (она должна быть рассчитана, если требуется для сплошной визуализации).

Для преобразования трехмерных координат вершин в двухмерные экранные координаты необходимо выполнить соответствующие вычисления .

Смотрите также

Ссылки

^ "Каркасные рендеры 3D-моделей - CG Elves". 26 декабря 2015 г.
^ Nasifoglu, Yelda (7 ноября 2012 г.). "Renaissance wireframe". Архитектурные намерения от Витрувия до проекта Renaissance Studio для ARCH 531. Университет Макгилла . Получено 11 марта 2013 г.

Принципы инженерной графики , издательство Maxwell Macmillan International Editions
Справочник инженера ASME Клиффорда Мэтьюза
Инженерный чертеж Н. Д. Бхатта
Текстурирование и моделирование Дэвиса С. Эберта
3D компьютерная графика Алана Уотта

[1] "Каркасные рендеры 3D-моделей - CG Elves". 26 декабря 2015 г.

[2] Nasifoglu, Yelda (7 ноября 2012 г.). "Renaissance wireframe". Архитектурные намерения от Витрувия до проекта Renaissance Studio для ARCH 531. Университет Макгилла . Получено 11 марта 2013 г.