1艺术曲面.pdf

第一章：艺术曲面生成 艺术曲面是指由四边形及三角形组成的多边形网格，所以也称为网格曲面。网 格曲面有以下几大特点： 1、网格致密。网格曲面用很多的小多边形表达曲面形态，因此网格必须致密 才能保证形状误差较小。 2、数据量大。因为网格致密，如果曲面尺寸较大，必然导致数据量大。 3、非精确造型。用离散的网格表达连续的曲面，必然引入误差，但是曲面的 主要尺寸如长、宽、高等还是可以精确控制的，误差只出现在曲面中间过渡部 位，因此网格表示法的适应面还是很广的。 4、简单、直观。网格曲面生成、造型简单直观，形状描述能力无可比拟，随 着计算机处理速度的不断提高及三维扫描输入技术的发展，网格曲面造型技术 已成为CAD 领域的一个越来越重要的分支。 按照组成网格曲面的多边形分类，网格曲面可分为如下几类： 1）普通网格——由四边形及三角形组成。 2）矩形网格——由MxN 个按顺序水平放置的矩形组成。 3）拓扑矩形网格——由MxN 个按顺序放置的四边形组成，如放样等生成的网 格。 4）单向周期网格——拓扑矩形网格的一个特例，常用于表示辊筒。 下图是JDPaint5.0 中提供的艺术曲面选项。 1.1.区域浮雕 根据曲面的边界曲线和曲面的截面特征构造艺术浮雕曲面（如图 1-1 所示）。 区域浮雕能够根据边界曲线生成各种高度和截面形状的网格曲面（包括矩形网 格和非矩形网格曲面），在实际中应用较多。 实现方法： （1）选择曲线边界； （2）边界曲线转换为浮雕曲面。 操作步骤： 1）点击菜单命令“区域浮雕”：鼠标点选。 2）选择曲面边界，即用鼠标点选或框选对象：边界曲线必须是封闭的文字或 图形轮廓，边界曲线不能自交、不能重叠，以形成严格的区域。 3）设定浮雕曲面参数：浮雕参数包括截面形状、基准高度、侧面角度等。 4）生成浮雕曲面：设定完参数，点击“确定”按钮。 说明：按ESC 键，结束区域浮雕命令。 区域浮雕参数定义： 本部分解释在区域浮雕中用到的参数变量（如图 1-2 所示）。 1.1.1.截面形状及其特点 截面形状：面形状包括矩形、三角、椭圆和样条四种，是网格曲面断面形状， 分别如下图所示。 1、矩形截面的主要特点： （1） 曲面是一个在高度方向拉起的方块。 （2） 曲面的侧面垂直，表面水平。 （3） 主要用于构造规则的平台、平面等。 2、三角截面的主要特点： （1） 侧面与底面构成一定的夹角（小于90 度）。 （2） 曲面在中心位置出现尖棱。 （3） 主要用于构造类似于清角模型的曲面。 3、椭圆截面的主要特点： （1） 曲面整体光滑。 （2） 截面的形状符合椭圆的变化。 （3） 曲面的边界与水平面必须构成一定的夹角。 （4） 通常用于构造各种光滑的网格曲面，是最常用的截面形式。 4、样条截面的主要特点： （1） 可以构造出与底面光滑连接的网格曲面。 （2） 通常用于构造有特殊外形的网格曲面。 截面的形状不同，用于控制截面的形状参数也不相同。为了便于说明，我们用 字母来表示对话框中的形状参数，其中 H0 – 基准高度，H1 –实际高度，H –限定高度，A –边界角度，形状系数S –短轴半径／长轴半径。 1.1.2.矩形截面 它的形状参数只有基高一项，用于表示拉伸体的高度，当拉伸高度等于0 时， 构造的实际上是一张平面。如图1-7 所示。 1.1.3.三角截面 构造出类似于清角模型的网格体，其参数含义如下图所示，其中形状系数仅仅 用于变化基准高度H0 以上的部分，如图1-8 所示。 三角截面的形状主要是通过倾斜角度A 和三角高度控制的，倾斜角度是侧面与 底平面之间的夹角，用角度表示。系统提供了五种控制三角高度的方法，即： 自由高度(自由膨胀)、限定高度、实际高度、完全等高、部分等高。 用这五种控制三角高度造型效果分别如下图所示。 1、自由高度(自由膨胀)的效果特征： （1）侧面与底面保持设定的角度； （2）曲面在不同宽度的高度不同； （3）曲面的最大高度取决于区域的最大宽度和侧面角度； （4）相同参数条件下，区域或角度越大，曲面越高，区域或角度越小，曲面 越低。 2、实际高度的效果特征： （1）区域不分大小，最大高度总是用户设定的实际高度； （2）区域的侧面角度是根据区域的宽度和实际高度计算获得的； （3）在实际高度一定的情况下，区域越大，侧面角度越小；区域越小，侧面 角度越大。 3、限定高度的效果特征： （1）侧面与底面保持设定的角度； （2）当所设定的限定高度小于区域计算出的曲面最大