第4章造型技術(shù)-資料下載頁
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【正文】 科技計(jì)算可視化 （ scientific visualization） 指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖象處理技術(shù) ， 將科學(xué)計(jì)算過程中及計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形及圖象在屏幕上顯示出來并進(jìn)行交互處理的理論 、 方法和技術(shù) 。 有三種不同類型的數(shù)據(jù)需要實(shí)現(xiàn)可視化： 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 66 標(biāo)量 ：若對(duì)每一個(gè)直角坐標(biāo)系 oxyz有一個(gè)量，它在坐標(biāo)變換時(shí)滿足下式，即保持其值不變，則此量定義了一個(gè)標(biāo)量。 74 )39。,39。,39。(39。),( zyxfzyxf ?2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 67 矢量 ：對(duì)于每一個(gè)直角坐標(biāo)系 ox1x2x3來說有三個(gè)量x1,x2,x3， 它們可根據(jù)下式變換到另一個(gè)坐標(biāo)系ox139。x239。x339。， 則此時(shí)三個(gè)量定義了一個(gè)矢量 。 84 33323213139。332322212139。231321211139。1xaxaxaxxaxaxaxxaxaxax?????????2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 68 二階張量 ：如果對(duì)每一個(gè)直角坐標(biāo)系 ox1x2x3， 有 9個(gè)量 Xij(i=1,2,3。j=1,2,3)， 它可以按照以張量形式表示的下述公式轉(zhuǎn)換為另一個(gè)直角坐標(biāo)系中的 9個(gè)量 Xij39。(i=1,2,3。j=1,2,3)， 則這 9個(gè)量定義了一個(gè)二階張量。 94 )3,2,1。3,2,1( 39。 ??? mlXaaX ijjmilij2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 69 顯然，二階張量可以表示為一個(gè) 3 3矩陣： ???????????333231232221131211xxxxxxxxxXij2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 70 二階張量的定義可以推廣到 n階張量 。 當(dāng) n=0時(shí) ， 張量的分量只有 1個(gè) ， 它是一個(gè)標(biāo)量 。因此 ， 可將標(biāo)量視為 零階張量 。 當(dāng) n=1時(shí) ， 張量的分量有 3個(gè) ， 它是一個(gè)矢量 。 因此 ， 矢量可視為 一階張量 。 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 71 對(duì)于分布在三維空間的體數(shù)據(jù)來說 ， 有兩類不同的可視化算法 ： ? 一是首先由三維空間數(shù)據(jù)場(chǎng)構(gòu)造出中間幾何圖元（ 如曲面 、 平面等 ） ， 然后再由傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)面繪制 。 ? 體繪制 （ volume rendering） 算法 ， 或稱為直接體繪制 （ direct volume rendering） 算法 。 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 72 圖形的層次結(jié)構(gòu) 段的層次概念 圖4 3 4 由直線、矩形等圖素和門、窗等圖段組成的樓房2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 73 層次結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn) ? 系統(tǒng)的層次式模型可通過將一個(gè)圖段嵌套到另一個(gè)圖段中形成樹形圖段來創(chuàng)建 。 ? 在結(jié)構(gòu)層次中 ， 需要將在建模坐標(biāo)系中定義的基本圖素和段放在用戶坐標(biāo)系中來建立引用 。 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 74 層 它把功能相同的部分歸類 ， 并把它們繪在一層上 。 ? 不同的層可用不同的顏色及線型 ? 不同層可一起顯示 ， 也可任挑幾個(gè)層來顯示 ? 層不再嵌套 。 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 75 習(xí)題 1． 名詞解釋：造型技術(shù) 、 規(guī)則對(duì)象 、 不規(guī)則對(duì)象 、幾何造型 、 幾何模型 、 數(shù)據(jù)放大技術(shù) 、 圖元 、 圖素 、體素 、 段 、 圖形信息 、 非圖形信息 、 幾何信息 、 拓?fù)湫畔?、 剛體運(yùn)動(dòng) 、 拓?fù)溥\(yùn)動(dòng) 、 拓?fù)涞葍r(jià) 、 建模坐標(biāo)系 、 用戶坐標(biāo)系 、 觀察坐標(biāo)系 、 規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系 、 設(shè)備坐標(biāo)系 、 控制點(diǎn) 、 型值點(diǎn) 、 插值點(diǎn) 、 正則集 、 二維流形 、 非二維流形 、 翼邊結(jié)構(gòu)表示 、 多邊形網(wǎng)格 、 構(gòu)造實(shí)體幾何法 、 空間位置枚舉法 、 八叉樹 、 BSP樹 、 無限自相似性 、 層 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 76 2． 歐氏空間中的幾何元素包含那些內(nèi)容 ， 如何表示 。 3． 利用正則集的概念簡(jiǎn)述實(shí)體的定義 。 4． 用間接方式如何實(shí)現(xiàn)正則集合運(yùn)算 ， 用直接方式呢 ？ 5． 簡(jiǎn)單多面體的歐拉公式滿足何條件 ？ 復(fù)雜多面體的呢 ？ 6． 試比較線框模型和實(shí)體模型的優(yōu)缺點(diǎn) 。 7． 簡(jiǎn)述有哪些方法來實(shí)現(xiàn)多邊形表面模型 。 8． 簡(jiǎn)述三維形體的掃描表示方法 。 9． 簡(jiǎn)述如何利用 CSG樹來表示三維形體 。 2022/8/17 華中理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 陸楓 997 77 10． 舉例說明如何用空間位置枚舉法表示二維形體 。 11． 舉例說明如何用四叉樹表示二維形體 。 12． 試說明何謂分形幾何 。 13． 利用形狀語法表示三維形體有何特征 。 14． 利用微粒系統(tǒng)表示三維形體有何特征 。 15． 基于物體的建模通常應(yīng)用在哪些方面 。 16． 數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化可應(yīng)用在哪些方面 。 17． 圖形系統(tǒng)中為什么要建立圖形對(duì)象的層次結(jié)構(gòu) 。
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