第3章計(jì)算機(jī)圖形顯示及建模技術(shù)

第3章計(jì)算機(jī)圖形顯示及建模技術(shù)3.1計(jì)算機(jī)圖形顯示及輸出設(shè)備

1-陰極射線管顯示器2．光柵掃描顯示器3，打印機(jī)4．繪圖儀3.2圖形元素生成，的基本原理

3.3.2圖形的幾何變換圖形的幾何變換，就是對(duì)已有的圖形的幾何信息，按照要求對(duì)其進(jìn)行的圖形變換，也可以將簡(jiǎn)單的圖形經(jīng)過變換后生成復(fù)雜的圖形。圖形變換是利用矩陣運(yùn)算完成的。圖形的基本幾何變換包括平移、旋轉(zhuǎn)、比例縮放、對(duì)稱、錯(cuò)切等五種。在圖形的變換過程中，復(fù)雜的變化往往分解為上述基礎(chǔ)的變換，或者可以認(rèn)為，基礎(chǔ)的幾何變換通過不同的組合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖形變化過程。二維圖形變換1.圖形變換基礎(chǔ)坐標(biāo)P={xy1}奇次坐標(biāo)整體縮放2.平移變換2.比例變換3.對(duì)稱變換旋轉(zhuǎn)變換(5)錯(cuò)切變換2．組合變換3.2.3圖形真實(shí)感處理簡(jiǎn)介

圖形真實(shí)感處理技術(shù)主要包括三維實(shí)體造型、消隱處理、光照模式、透明處理、陰影處理、紋理映射等。1．三維實(shí)體造型三維實(shí)體在計(jì)算機(jī)中常用的模型有：線框模型、表面模型和實(shí)體模型等。無論采用何種方法進(jìn)行三維實(shí)體建模，其實(shí)質(zhì)都為利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在二維的平面上模擬顯示物體在自然狀態(tài)下的三個(gè)方向的尺寸和形狀結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)三維實(shí)體建模的實(shí)現(xiàn)，涉及物體的投影等一系列變換。2．消隱處理計(jì)算機(jī)上顯示零件或部件時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)零件或部件自身的一些結(jié)構(gòu)和零件之間相互遮擋、重疊的現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)要真實(shí)地顯示零件和部件之間的相互位置關(guān)系，被遮擋的部分就不能在圖形中出現(xiàn)，因此，必須進(jìn)行消隱處理，觀察點(diǎn)確定后，找出并消除圖形中不可見的部分，稱為消隱。消隱處理的實(shí)質(zhì)就是在模擬真實(shí)世界中的物體時(shí)，零部件看不見的部分應(yīng)不顯示。故對(duì)顯示的物體應(yīng)進(jìn)行消除隱藏線和隱藏面的技術(shù)處理，從而反映物體之間的遮擋位置關(guān)系。常用的消隱算法有畫家算法、深度排序算法、深度緩沖器算法（Z緩沖器算法）、區(qū)域細(xì)分算法（Warnock算法）和BSP樹算法等。3。光照模式光照模式描述了物體表面的顏色、亮度與物體所在酌空間位置、方向、物體屬性及光源之間的相互關(guān)系，根據(jù)上述因素依據(jù)光照模式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)屏幕中的表示物體各像素點(diǎn)的顏色，最終將物體顯示。光照模式包括局部光照模式（簡(jiǎn)單光照模式）和整體光照模式。3.3、幾何建模方法線模型：只反映出三維形體的一部分形狀信息表面模型：把在線模型中棱線包圍的部分定義成面，所形成的模型實(shí)體模型：不僅確定了面，而且確定了表面的哪一側(cè)存在實(shí)體2.1.1-1、幾何造型中常用的表示形式(1)線模型不能消隱，著色，特征處理（2）面模型在三維消隱、著色有特點(diǎn)不能進(jìn)行有限元分析、物性計(jì)算，不存在面之間的關(guān)系。

線框建模的特點(diǎn)：1)線框建模運(yùn)用點(diǎn)、線等基本幾何元素構(gòu)造立體結(jié)構(gòu)，因此，該方法需要的信息少，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所占的內(nèi)存少。一般數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式采用表結(jié)構(gòu)，將物體的數(shù)據(jù)用頂蠃表和邊表保存，操作簡(jiǎn)單。2)容易生成工程圖樣，視圖之間能夠保持正確的投影關(guān)系，還可以生成軸測(cè)圖和透視圖及其他投影方向的視圖。3)線框建模缺乏面的信息，特別在構(gòu)造曲面立體結(jié)構(gòu)時(shí)，表達(dá)不夠準(zhǔn)確，當(dāng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時(shí)，構(gòu)造模型就容易出現(xiàn)偏差，所構(gòu)造的物體存在不確定性，會(huì)產(chǎn)生多種結(jié)構(gòu)，造成與預(yù)期的設(shè)計(jì)不一致。4)線框建模由于缺乏體的信息，因此，無法進(jìn)行物性分析，不能自動(dòng)進(jìn)行有限元網(wǎng)格的劃分，無法生成數(shù)控加工的刀位文件以及加工刀具的軌跡，也無法在零部件之間進(jìn)行干涉和碰撞檢測(cè)等。實(shí)體建模方法在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示有：邊界表示法(BoundaryREPresentation，B—REP)、實(shí)體結(jié)構(gòu)幾何法（ConstructiveSolidGeometry，CSG法）以及B—REP和CSG混合表示法。3.3.3實(shí)體建模實(shí)體造型方法邊界表示法：邊界表示法采用“點(diǎn)一邊一面一體”的方式來表示實(shí)體，它以實(shí)體的邊界為基礎(chǔ)，通過描繪實(shí)體的表面邊界來描述實(shí)體。是通過“點(diǎn)一邊一面一體”而實(shí)現(xiàn)。（B-REP)2.1.2、實(shí)體結(jié)構(gòu)幾何法子實(shí)體：立方體，平行六面體，柱體，球體，環(huán)，圓錐運(yùn)算：加，減，相交可以計(jì)算：質(zhì)量、慣性矩、密度、和其他要素CGS法耗時(shí)、存儲(chǔ)量大基本體素：拉伸體旋轉(zhuǎn)體掃描體等厚體縫合體倒園體倒角體3.3.6特征建模

特征就是一個(gè)對(duì)象（如實(shí)體或零件）上所具有的全部信息，不僅僅局限于實(shí)體的形狀、結(jié)構(gòu)，而且包含了對(duì)象從設(shè)計(jì)到制造全過程的所有信息，包括該對(duì)象的幾何形狀、功能和屬性。包括幾何形狀特征、管理特征、技術(shù)特征、材料特征、精度特征、裝配特征。工藝特征體凸臺(tái)、凹腔、孔、鍵槽、螺紋