三維形狀的常用表示法三維幾何元素或三維形狀有兩種最常用的表示法:CSG和布雷普。①CSG表示法:首先定義一些形狀比較簡單的常用體素,如正方形、圓柱體、圓錐體、球體、棱柱體等。然后通過集合運算并、交、差將體素修改成復雜的形狀。早期的CSG模型只使用代數方程和半空間的概念,體素只支持多面體和二次曲面,不支持自由曲面的實體。整個模型為樹狀結構,沒有明確給出最終形狀的曲面交線和有效面積,因此不能直接用于后續的數控加工和有限元分析等處理。(2)②BRep表示法:用點、邊、面、環及其相鄰關系定義三維實體,明確給出形體的曲面、邊界線和交線。但是生成單個形狀的過程相當復雜且不直觀,用戶無法直接操作。它的優點是可以支持所有類型的曲面作為體曲面。它可以直接支持數控加工和有限元分析,所以它的優缺點正好與CSG模型相反。后來,人們轉向了CSG和布雷普的混合模式。③CSG和BRep的混合模型表示:CSG作為高層抽象數據模型,BRep作為低層具體表示。CSG樹的葉節點不僅存儲體素的傳統參數定義,還存儲體素的BRep表示。CSG樹的中間節點代表其子樹的運算結果。使用這種混合模型對用戶來說非常直觀,可以直接支持基于特征的參數化建模功能。對于幾何體處理,分析所需的邊界、相交和曲面不僅可以顯式表達,還可以由底層
根據幾何特征,計算機中表示三維物體的模型可以分為三類:線框模型、曲面模型和實體模型。
如果按照表現對象的方法來分類,實體模型基本上可以分為三類:分解表現法、構造表現法CSG(ConstructiveSolidGeometry)和邊界表現法BREP(Boundarypresentation)。主流的幾何內核使用底部的BREP結構和CSG作為管理方法來操作
1、邊界表示法
在3D動畫中,建模對象的邊界是對象內部和外部之間的界面。該方法強調物體幾何元素的構成信息,通過幾何元素之間的關系確定物體三維模型的建立。但這種方法難以對不規則物體建模,主要用于三維編程語言的操作和三維空間的實際分析。
2.立體幾何作圖法
具有規則形狀的簡單幾何圖形可以用三維運算來表示。這種簡單幾何的平移和旋轉可以從簡單幾何的基本狀態達到三維空間的立體形狀。
3.線框表示
在三維動畫中,線框用來表示幾何實體的方便性和輪廓。但是這個線框需要連接輪廓上相鄰的兩個點形成多邊形,多個多邊形連接起來形成三維造型空間的立體空間邊界。