第3章计算机图形显示及建模技术

第3章计算机图形显示及建模技术3.1计算机图形显示及输出设备

1-阴极射线管显示器2．光栅扫描显示器3，打印机4．绘图仪3.2图形元素生成，的基本原理

3.3.2图形的几何变换图形的几何变换，就是对已有的图形的几何信息，按照要求对其进行的图形变换，也可以将简单的图形经过变换后生成复杂的图形。图形变换是利用矩阵运算完成的。图形的基本几何变换包括平移、旋转、比例缩放、对称、错切等五种。在图形的变换过程中，复杂的变化往往分解为上述基础的变换，或者可以认为，基础的几何变换通过不同的组合可以实现复杂的图形变化过程。二维图形变换1.图形变换基础坐标P={xy1}奇次坐标整体缩放2.平移变换2.比例变换3.对称变换旋转变换(5)错切变换2．组合变换3.2.3图形真实感处理简介

图形真实感处理技术主要包括三维实体造型、消隐处理、光照模式、透明处理、阴影处理、纹理映射等。1．三维实体造型三维实体在计算机中常用的模型有：线框模型、表面模型和实体模型等。无论采用何种方法进行三维实体建模，其实质都为利用计算机技术在二维的平面上模拟显示物体在自然状态下的三个方向的尺寸和形状结构。计算机三维实体建模的实现，涉及物体的投影等一系列变换。2．消隐处理计算机上显示零件或部件时，有时会出现零件或部件自身的一些结构和零件之间相互遮挡、重叠的现象。计算机要真实地显示零件和部件之间的相互位置关系，被遮挡的部分就不能在图形中出现，因此，必须进行消隐处理，观察点确定后，找出并消除图形中不可见的部分，称为消隐。消隐处理的实质就是在模拟真实世界中的物体时，零部件看不见的部分应不显示。故对显示的物体应进行消除隐藏线和隐藏面的技术处理，从而反映物体之间的遮挡位置关系。常用的消隐算法有画家算法、深度排序算法、深度缓冲器算法（Z缓冲器算法）、区域细分算法（Warnock算法）和BSP树算法等。3。光照模式光照模式描述了物体表面的颜色、亮度与物体所在酌空间位置、方向、物体属性及光源之间的相互关系，根据上述因素依据光照模式计算出对应的计算机屏幕中的表示物体各像素点的颜色，最终将物体显示。光照模式包括局部光照模式（简单光照模式）和整体光照模式。3.3、几何建模方法线模型：只反映出三维形体的一部分形状信息表面模型：把在线模型中棱线包围的部分定义成面，所形成的模型实体模型：不仅确定了面，而且确定了表面的哪一侧存在实体2.1.1-1、几何造型中常用的表示形式(1)线模型不能消隐，着色，特征处理（2）面模型在三维消隐、着色有特点不能进行有限元分析、物性计算，不存在面之间的关系。

线框建模的特点：1)线框建模运用点、线等基本几何元素构造立体结构，因此，该方法需要的信息少，数据结构简单，所占的内存少。一般数据的存储形式采用表结构，将物体的数据用顶蠃表和边表保存，操作简单。2)容易生成工程图样，视图之间能够保持正确的投影关系，还可以生成轴测图和透视图及其他投影方向的视图。3)线框建模缺乏面的信息，特别在构造曲面立体结构时，表达不够准确，当产品的结构较复杂时，构造模型就容易出现偏差，所构造的物体存在不确定性，会产生多种结构，造成与预期的设计不一致。4)线框建模由于缺乏体的信息，因此，无法进行物性分析，不能自动进行有限元网格的划分，无法生成数控加工的刀位文件以及加工刀具的轨迹，也无法在零部件之间进行干涉和碰撞检测等。实体建模方法在计算机内部的表示有：边界表示法(BoundaryREPresentation，B—REP)、实体结构几何法（ConstructiveSolidGeometry，CSG法）以及B—REP和CSG混合表示法。3.3.3实体建模实体造型方法边界表示法：边界表示法采用“点一边一面一体”的方式来表示实体，它以实体的边界为基础，通过描绘实体的表面边界来描述实体。是通过“点一边一面一体”而实现。（B-REP)2.1.2、实体结构几何法子实体：立方体，平行六面体，柱体，球体，环，圆锥运算：加，减，相交可以计算：质量、惯性矩、密度、和其他要素CGS法耗时、存储量大基本体素：拉伸体旋转体扫描体等厚体缝合体倒园体倒角体3.3.6特征建模

特征就是一个对象（如实体或零件）上所具有的全部信息，不仅仅局限于实体的形状、结构，而且包含了对象从设计到制造全过程的所有信息，包括该对象的几何形状、功能和属性。包括几何形状特征、管理特征、技术特征、材料特征、精度特征、装配特征。工艺特征体凸台、凹腔、孔、键槽、螺纹