chap5三维造型技术-1(曲面造型2学时).ppt

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1、计算机动画软件学院：武剑洁1Part3三维动画技术Chap5三维造型技术Chap6着色原理与方法Chap7运动控制Chap8三维动画制作工具2Chap5三维造型技术物体的数字模型表示形体的数据结构曲面造型实体造型分形造型其他造型方法3物体的数字模型定义物体在计算机内的表示叫做数字模型是显示在屏幕上的那些三维图形的内核4物体的数字模型各种形态的物体刚性物体与柔性物体规则物体与不规则物体多边形物体与曲面物体5物体的数字模型刚性物体（RigidObject）在运动中，形状和大小不受外界力影响的物体柔性物体（Fle

2、xibleObject）形状、大小受外力的作用而改变，这种改变可采用变形方法进行处理6物体的数字模型规则物体可用规则的数学方法予以表示的物体，例如标准件、普通的门、衣柜等可以用平面、多边形、样条曲面进行表示不规则物体难以用一般的数学方法进行表示的物体例如烟、云、水、火可用粒子系统、分形等方法进行表示7物体的数字模型多边形物体采用多边形造型方法，以小面为单位显示物体外观曲面物体采用曲面造型方法，以小面为单位显示物体外观8物体的数字模型物体的表示方法边界盒形式线框模型表面模型实体模型9物体的数字模型边界盒形式定

3、义：即最小包容盒，是与物体长、宽、高方向最大尺寸相同，且平行于坐标平面的长方体作用：粗略表示物体大小和位置，干涉检查，提高光线跟踪算法效率特点：生成速度快、简捷10物体的数字模型边界盒可用于提高光线跟踪算法效率11物体的数字模型1线框模型(WireframeModel)线框模型开始于20世纪60年代初，主要服务于自动化设计绘图，最初仅包含二维线框，后逐步引入三维结构12物体的数字模型1线框模型13物体的数字模型1线框模型定义：以若干线条表示组成物体的表面维度：1D3D本质：采用三维形体的全部顶点及边的集合

4、来描述三维形体作用：看到物体的真实形状，支持表面的编辑和修改14物体的数字模型线框模型的基本元素点边直线（可以直接输出绘图）二次曲线（可以直接输出绘图）自由曲线（不能直接输出绘图，必须采用NURBS形式将直线、圆弧和自由曲线统一起来，变成组合曲线）15物体的数字模型线框模型的数据结构点表边表16v1v2v3v4v5v6v8v7e1e2e4e3e5e6e7e8e9e10e11e12物体的数字模型数据结构点表边表17点坐标V1x1,y1,z1V2x2,y2,z2V3x3,y3,z3V4x4,y4,z4V5x5,

5、y5,z5V6x6,y6,z6V7x7,y7,z7V8x8,y8,z8物体的数字模型数据结构点表边表属性用于区分直线段和曲线段18边顶点属性E1V1,V20E2V2,V30E3V3,V40E4V4,V10E5V5,V60E6V6,V70E7V7,V80E8V8,V50E9V1,V50E10V2,V60E11V3,V70E12V4,V80物体的数字模型线框模型的优点结构简单数据运算简单，处理容易数据存储量小，操作灵活对硬件要求不高，响应速度快易于描述二维目标（二维视图和工程图）19物体的数字模型线框模型的缺点

6、不能自动消隐，当物体形状复杂时，线条繁多，难以观察（区分颜色和线型）对于曲面形体，难以准确描述物体棱边缺少面的信息，容易出现二义性20物体的数字模型对于曲面形体，难以准确描述物体棱边添加母线描述圆弧起点、终点、圆心、圆弧走向21物体的数字模型缺少面的信息，容易出现二义性且无法对图形进行剖切不能计算形体几何特性（面积、体积）22物体的数字模型2表面模型(SurfaceModel)定义：由若干个面表示物体的表面，本质：采用面的集合来描述三维形体，每个面由多条有向边构成，用环来定义面的边界作用：根据表面参数可生成

7、较真实的明暗图和纹理细节图23物体的数字模型2表面模型24物体的数字模型表面模型的建模过程将复杂外表面分解成若干组成面定义基本面素，如平面、圆柱面、回转面等通过面素的连接构成组成面组成面拼接成最终的表面25物体的数字模型表面模型是在线框模型基础上增加了有关面、边（环）的信息线框构成曲面的边界26物体的数字模型表面模型的分类平面模型，以多边形网格为基础曲面模型，以参数曲面片为基础27物体的数字模型平面模型基于线框模型将线框模型中的边所围成的封闭部分定义为面数据结构中需添加面表适于表达简单规则形体对于曲面形体，

8、需用小平面片逼近来近似描述28物体的数字模型平面模型的数据结构v1v2v3v4v5v6v8v7e1e2e4e3e5e6e7e8e9e10e11e12物体的数字模型平面模型的数据结构点表边表面表30面边F1E1,E2,E3,E4F2E5,E6,E7,E8F3E1,E10,E5,E9F4E2,E11,E6,E10F5E3,E12,E7,E11F6E4,E9,E8,E12物体的数字模型曲面模型基于曲线曲面理论的描述方法