三维实体造型系统的发展综述

目录

一. 《计算机图形学》课程学习总结 (1)

二．三维实体造型系统的发展综述 (3)

2.1基本概念 (3)

2.1.1 概念 (3)

(3)

(5)

2.2图像建模与绘制 (7)

2.3三维实体造型的应用 (8)

2.4实体造型系统的发展 (9)

2.5参考文献 (10)

三学完《计算机图形学》课程以后的收获与体会 (10)

一.《计算机图形学》课程学习总结

这个学期我学习了《计算机图形学》这一课程，由老师担任老师，计算机图形学(Computer Graphics，简称CG)是一门年轻但是发展相当迅速的新兴学科，知识更新快，内容深而广，它应用很广泛，如图形硬件、图形标准、图形交互技术、光栅图形生成算法、曲线曲面造型、实体造型、真实感图形计算与显示算法、非真实感绘制，以及科学计算可视化、计算机动画、自然景物仿真、虚拟现实等。工程、科学、教育、办公、军事、商业广告以及娱乐行业等各个领域都需要这门科学，它发展迅速并正在发挥越来越大的作用。所以，有关计算机图形学方面的知识,对于我们计算机专业学生来说是很重要的。

在多数人的印象中，计算机图形学和其它专业课相比较，数学公式太多，难以学习和理解。但是由于它的诸多应用非常具有吸引力，尤其它是大家所感兴趣的游戏和动画的基础，很多我们学生又想接触它。

计算机图形学的主要研究内容就是研究如何在计算机中表示图形、以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。

人最先看到的计算机图形，最直接的是从显示器上看到计算机产生的图形。显示器的屏幕由可以发光的像素点组成，并且从几何位置看，所用这些像素点构成一个矩形的阵列，利用计算机控制各像素点按我们指定的要求发光，就构成了我们需要的图形。利用计算机控制各像素点按指定的要求发光的方法需要使用各种各样的计算机图形生成软件或通过计算机语言编程来实现。

本学期的课程里面就是围绕着这些计算机图形学的特点和研究范围就行授课和学习的，众所周知，任何一门课程都不是一天可以学好的，正如那则谚语：罗马非一日建成。计算机图形学也是如此，再学习的过程中，因为从未接触过这门科学，也没有做好学这门课程的准备，导致学习过程中充满了迷茫和不解，对于很多知识点，头一次遇到而难以接受的情况在这门课程里面再一次发生，比如在开始学习的基本图形的生成里面，因为平时编程能力的缺失，导致算法学起来困难重重，到了往后图形变换、摄像机机位、键盘等等也是很吃力，但好在老师的耐心教导，直接给出源程序代码，自己在老师的讲解下，慢慢理解了关于算法、关于程序代码、关于实现等等知识点。

对计算机图形学这样的专业课而言，理论的学习离不开实践，实验是非常重要的一个环节。抽象的理论，乏味的数学公式，如果不和实验结合，确实是很枯

燥的。通过实验，我们将所学的知识得以巩固，枯燥的算法与生动的图形之间建立联系。其实我们的兴趣也是通过实验建立起来的。不过就像上面说的一样，有时候做实验是一件非常辛苦的事情，特别是没有思路或者找不到错误时，真的很痛苦。但是成功后的满足，特别是做出来的那一瞬间，那种心境别人无法体会。

综合来讲，这学期学了这门《计算机图形学》课程，套用前辈的话：“道路是曲折的，前途是光明的”。一直以来这门学科的发展很迅速，真正成为专家需要不断的学习不断的进步，这就需要自己有很强的坚持力和责任心，诚然，这会很累，但是学习任何东西不也是需要这种精神么？同时，《计算机图形学》这门科学的前途是很光明的，前面已讲，这门学科的应用范围相当广阔，小到一泽广告，大到关系国计民生的国防，航天都是需要这个科学的。所以，投身于这个领域，注定是辉煌的，只不过我们需要更多的努力！

二．三维实体造型系统的发展综述

2.1基本概念

2.1.1 概念

实体造型(Solid modelling) (或造型(modeling)，立体造型)研究物体的立体部分的统一表示，也就是说，立体物体的适合计算机处理的模型。也被称为体

造型(volume modeling)。

1.扫掠(Sweeping)

把一个元素沿着一条路径"扫出"的一个立体特征叫做面特征。这些体积要么加到物体上("拉伸(extrusion)")要么切除材料("切割路径(cutter path)")。也叫做“基于草图的造型(sketcher based modelling)”。和各种制造技术类似，例如挤压(extrusion),铣(milling),车削(lathe)等等。

2.边界表示(Boundary representation)

一个立体可以用其边界表面表达，然后填充成为实体。也成为“曲面造型surfacing”。和各种制造技术类似；注模(Injection moulding),铸造(casting)，锻造(forging)，热塑加工(thermoforming)，等等。

3.参数化体素(也称基元)实例化Parameterized primitive instancing.

从一个参数化的体素库中挑出并指定参数得到一个物体。例如，螺栓在库中有一个模型，通过修改它的参数集合这个模型可以用于所有螺栓的尺寸。

4.空间占领(Spatial occupancy,或空间枚举)

整个空间子分成规则块(cell，或细胞，胞腔)，物体通过指定它占据了那些块来表示。这样表示的物体可用于有限差分析。这通常是在模型完成之后作的，作为分析软件的预处理的一部分。

5.分解Decomposition

和"空间占据"类似，但是块可以不规则，也不用"预编织"。这样表示的模型可以用于有限元分析，这通常是在模型完成之后作的，作为分析软件的预处理的一部分。

6.构造实体几何(Constructive solid geometry).

用象并，差，交这样的布尔操作把简单的物体组合起来，通常有树形的等级结构(组合体可以再组合)。

7.基于特征的造型(Feature based modelling)

物体和操作的复杂组合可以作为一个单元一起修改和复制，操作的顺序存储在一个树状结构(boolean tree or feature tree)中，参数的改变可以在树中传播(propagate)。

8.参数化造型(Parameteric modelling)

特征的属性被参数化，并给予标签(变量名)而不仅是固定的数字尺寸，整个模型的参数间的关系也记录下来，使得参数值的改变变得更简单。几乎总是和特征联