Каркасная модель
Каркасная модель — модель объекта в трёхмерной графике, представляющая собой совокупность вершин и рёбер, которая определяет форму отображаемого многогранного объекта[1]. Каркасные модели были известны ещё в эпоху Возрождения[2].
Простейшая модель состоит из списка вершин, где каждой вершине соответствуют некоторые координаты в трёхмерном пространстве и списка отрезков-рёбер, где описана начальная и конечная вершина каждого ребра[3][4]. В более сложных моделях рёбра могут описываться кривыми, например, кривыми Безье[5]. Термин «каркасная модель» происходит из конструкторского моделирования — первые некомпьютерные модели представляли собой каркас предмета, обтянутый тканью или голый «скелет» моделируемого предмета. Сегодня такие модели нередко используются в качестве арт-объектов.
Поскольку для отображения таких моделей требуется относительно немного вычислительных ресурсов, они широко применяются там, где требуется высокая производительность и большое число кадров в секунду, например, в программах для конструирования трёхмерных объектов, разработки компьютерной графики и т. п. При отображении на двумерном дисплее можно спрятать те рёбра, которые находятся дальше от наблюдателя, закрасить грани или наложить текстуры. Таким образом, пользователь программы может легко взаимодействовать с моделью: поворачивать её, «видеть насквозь», изменять вершины и рёбра, не прибегая при этом к ресурсоёмкому «реалистичному» рендерингу.
Пример простейшей модели
Объект (в данном случае — куб) описывается при помощи двух таблиц: (1) Вершины и (2) Рёбра.
Таблица вершин содержит список вершин и координаты каждой из них в трёхмерном пространстве относительно единой точки начала координат (0,0,0).
Вершина | X | Y | Z |
---|---|---|---|
1 | 1 | 1 | 1 |
2 | 1 | -1 | 1 |
3 | -1 | -1 | 1 |
4 | -1 | 1 | 1 |
5 | 1 | 1 | -1 |
6 | 1 | -1 | -1 |
7 | -1 | -1 | -1 |
8 | -1 | 1 | -1 |
Таблица рёбер перечисляет начальную и конечную вершину для каждого рёбра объекта.
Ребро | Начальная вершина | Конечная вершина |
---|---|---|
1 | 1 | 2 |
2 | 2 | 3 |
3 | 3 | 4 |
4 | 4 | 1 |
5 | 5 | 6 |
6 | 6 | 7 |
7 | 7 | 8 |
8 | 8 | 5 |
9 | 1 | 5 |
10 | 2 | 6 |
11 | 3 | 7 |
12 | 4 | 8 |
Для простейшей интерпретации этой модели необходимо обойти список рёбер, отрисовывая ребро и обе вершины в нужных координатах. Для отображения модели на плоскости потребуется рассчитать трансформацию трёхмерных координат в двумерные.
Модель не включает в себя информацию о гранях объекта.
Литература
- Большаков В. П. 3Д-моделирование в Аутокад, КОМПАС-3Д, Солидворкс, Инвентор, Т-Флекс. — Россия : Издательский дом «Питер», 2010.
- Сазонов А. Трехмерное моделирование в AutoCAD 2011. — Россия : Litres, 2014.