第14章 三维图形与三维呈现
cad教程观察与渲染三维图形全章讲解
14.7.2 聚光灯
14.7 使用光源
当场景中没有用户创建的光源时，AutoCAD将使用系统默认光源对场景 进行着色或渲染。默认光源是来自视点后面的两个平行光源，模型中所有的面 均被照亮，以使其可见。用户可以控制其亮度和对比度，而无需创建或放置光 源。 点光源 聚光灯 平行灯 查看光源列表 阳光与天光模拟
14.7.方法
可以通过将相机及其目标链接到点或路径来控制相机运动，从而控制动 画。要使用运动路径创建动画，可以将相机及其目标链接到某个点或某条路 径。
14.3.2 设置运动路径动画参数
在“功能区”选项板中选择“工具”选项卡，在“动画”面板中单击 “动画运动路径”按钮 ，或单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选 择“视图”|“动画运动路径”命令(ANIPATH)，打开“运动路径动画”对话框。
14.7.5 阳光与天光模拟
在“功能区”选项板中选择“可视化”选项卡，使用“周日”面板和 “时间和位置”面板，可以设置阳光和天光 。
14.8 材质和贴图
将材质添加到图形中的对象上，可以展现对象的真实效果。使用贴图 可以增加材质的复杂性和纹理的真实性。在“功能区”选项板中选择“可 视化”选项卡，使用“材质”面板，或单击“菜单浏览器”按钮，在弹出 的菜单中选择“视图”|“渲染”|“材质”、“贴图”子命令，可以创建材质 和贴图，并将其应用与对象上。 使用材质 将材质应用于对象和面 使用贴图
三维图形的认识与分类
基于方向的分类
正面：具有正面的方向，通常用于表示凸出或突出的形状 反面：与正面相反，通常用于表示凹陷或向内的形状 侧面：与正面和反面都不同的方向，通常用于表示侧面或倾斜的形状 无方向：没有特定的方向，通常用于表示形状没有方向性或对称性
三维图形的应用领域
计算机图形学：用于生成和操作三维图形，如3D游戏、电影特效等 工业设计：用于产品建模、仿真和可视化，以提高设计效率和产品质量 建筑设计：用于建筑模型的可视化、施工规划和建筑表现等 地理信息系统：用于地图的三维可视化，以及城市规划、环境监测等领域
02 三维图形的分类
基于几何形状的分类
优点：扫描线渲染技术实现简单，适用于各种类型的三维图形，能够处理 复杂的场景和光照效果。
缺点：由于逐行扫描像素，因此渲染速度较慢，不适合处理大规模的三维 场景和高精度模型。
纹理映射技术
定义：将纹理图像映射到三维 物体的表面，增加真实感
分类：2D纹理映射、3D纹理 映射、多维纹理映射
作用：改善三维图形的视觉效 果，使其更加逼真
应用：游戏开发、电影制作、 虚拟现实等
05 三维图形的发展趋势
虚拟现实与三维图形的关系
虚拟现实技术为三维图形提供了更 广阔的应用场景
虚拟现实技术的发展促进了三维图 形技术的进步和创新
添加标题
Hale Waihona Puke 添加标题添加标题添加标题
三维图形在虚拟现实中的表现力和 交互性得到提升
维图形生成三维图形的方法技巧
网格表示法
使用三维网格来表示三维 图形，网格由多个小立方 体或三角形等基本单元组 成。
二维与三维之间的转换关系
投影转换
截面转换
通过投影将三维图形转换为二维图形，常 用的投影方式包括正交投影和透视投影。
通过截取三维图形的某个截面来获得二维 图形，截面可以是平面或曲面。
旋转转换
拉伸转换
将二维图形绕某个轴旋转一定角度，从而 生成三维图形。旋转可以围绕x轴、y轴或z 轴进行。
灵活的动画和动力学模拟
提供了灵活的动画工具和动力学模拟 功能，可以实现复杂的动画效果。
跨平台兼容性
Blender 是一款跨平台的软件，可以 在 Windows、Mac 和 Linux 等操 作系统上运行。
07
总结与展望
当前存在的问题和挑战
1 2 3
真实感与计算效率的平衡
生成高度真实的三维图形往往需要大量的计算资 源，如何在保证图形质量的同时提高计算效率是 一个重要挑战。
掌握将二维图形生成三维图形的 方法技巧对于相关领域从业人员
具有重要意义。
三维图形的应用领域
影视特效
电影、电视中的特效制作广泛 应用三维图形技术，如角色动 画、场景建模等。
建筑设计
建筑师使用三维图形技术来创 建建筑模型，进行可视化设计 和分析。
计算机游戏
游戏中的场景、角色和道具等 大量使用三维图形技术，以提 供更逼真的游戏体验。
05
三维图形的优化技
术
模型简化
顶点聚类
将相近的顶点合并为一个代表点， 减少顶点数量。
边折叠
将一条边的两个顶点合并为一个 顶点，同时保持模型的拓扑结构。
面片简化
通过合并相邻面片或删除不重要 的面片来简化模型。
人教版小学三年级美术下册《第14课立体的画面》教学设计
人教版小学三年级美术下册《第14课立体的画面》教学设计一. 教材分析《第14课立体的画面》是人教版小学三年级美术下册的一课，主要让学生初步了解和掌握一些简单的立体画制作技巧，培养学生的创新意识和动手能力。
通过本节课的学习，让学生能够运用立体画的表现手法，创作出富有创意的立体画面。
二. 学情分析小学三年级的学生具有一定的美术基础，对绘画和制作感兴趣，但立体画制作相对较为复杂，需要动手操作和空间想象能力的支持。
因此，在教学过程中，要注重激发学生的兴趣，引导学生主动参与，逐步提高他们的动手能力和创新意识。
三. 教学目标1.让学生了解立体画的基本概念和表现手法。
2.培养学生运用立体画表现生活中的场景和人物。
3.提高学生的创新意识和动手能力。
4.培养学生合作学习和自主学习的能力。
四. 教学重难点1.重难点：立体画的基本概念和表现手法。
2.难点点：如何将生活中的场景和人物运用立体画表现出来。
五. 教学方法1.示范法：教师通过示范，让学生直观地了解立体画的制作过程。
2.引导法：教师引导学生观察、分析、思考，培养学生的创新意识和空间想象力。
3.合作学习法：学生分组合作，共同完成立体画作品，培养团队协作能力。
4.自主学习法：学生自主探究，发挥自己的想象力和创造力，创作立体画作品。
六. 教学准备1.教师准备：立体画作品、制作材料、示范视频等。
2.学生准备：美术作业本、制作材料、铅笔、橡皮等。
七. 教学过程1.导入（5分钟）教师通过展示一些立体画作品，引导学生了解立体画的基本概念，激发学生的学习兴趣。
2.呈现（10分钟）教师呈现本节课的教学内容，让学生了解本节课的学习目标。
3.操练（10分钟）教师示范立体画的制作过程，引导学生动手操作，体验立体画制作的方法。
4.巩固（5分钟）教师学生进行小组讨论，分享自己的制作心得，互相学习，巩固所学知识。
5.拓展（5分钟）教师提出一些富有挑战性的问题，引导学生思考和探究，提高学生的创新意识。
三维形的展示与计算
三维形的展示与计算三维形状是现实世界中存在的一种空间几何实体，它具有长度、宽度和高度三个维度。
在现代科技的推动下，三维形状的展示与计算得到了极大的发展与应用。
本文将探讨三维形状的展示技术，以及在计算机图形学和计算机辅助设计中的重要性和应用。
一、三维形状的展示技术三维形状的展示技术包括物理模型展示和计算机模拟展示两种形式。
物理模型展示主要通过实体模型来呈现三维形状，常见的方式是使用塑料、木材等材料制作模型。
计算机模拟展示则是利用计算机图形学技术实现的虚拟展示，常见的方式包括三维建模、渲染和动画。
1. 三维建模三维建模是指通过计算机软件将物体的形状、质地等属性数学化，以便进行计算机模拟和展示。
常用的三维建模软件包括AutoCAD、3ds Max和Blender等。
在三维建模中，可以通过点、线、面等基本元素进行建模，也可以通过曲线、体素等更复杂的几何元素进行建模。
建模过程需要考虑几何形状的精度和细节程度，以及与其他模型的关联等因素。
2. 渲染渲染是将三维建模生成的几何体进行着色、光照和阴影等处理，使其看起来更加真实和逼真的过程。
渲染可以模拟不同的光源和光照效果，包括环境光、点光源、平行光等。
常见的渲染算法有光线追踪、辐射度法和阴影贴图等。
通过渲染，我们可以得到具有真实感的三维图像，使观察者感受到形状的立体感和逼真感。
3. 动画动画是在三维形状展示中非常重要的一种技术，它通过不同帧之间形状的变化和动作的演示，将物体的运动和变化展示出来。
动画可以用于模拟物体的运动、呈现三维场景中的交互效果，常见的动画技术包括关键帧动画、蒙皮动画和物理动画等。
通过动画，我们可以更好地理解和观察三维形状及其动态特性。
二、计算机图形学中的三维形状计算在计算机图形学中，对三维形状的计算是一项重要的任务。
它涉及到在计算机模拟与算法中对三维形状的处理、分析和优化。
下面将介绍一些常见的三维形状计算技术。
1. 表面重建表面重建是指通过离散的离散点云或者体素数据等重建出连续的三维几何表面的过程。
第14章 三维图形与三维呈现.
通过对模型的边、面或者顶点进行三角化处理，可将模型进行各种 变形处理。
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14.3 三维建模和自定义三维模型类
利用模型编辑器创建和编辑三维模型
5．反转多边形绕组 6．平面着色
平面着色用于将对象显示为某种颜色或者纹理。通过【属性】窗口 可更改材质的颜色，或者选择图像文件作为纹理。
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三维网格几何（MeshGeometry3D）
2．定义顶点法线（Normals）
（1）Vector3D结构 （2）Normals属性
3．指定三角形索引（TriangleIndices）
（1）三角形环绕顺序 （2）背面消隐 （3）TriangleIndices属性
18
14.2 在窗口或页面中呈现三维场景
例14-2 演示3D场景观察器的基本用法。
16
14.2 在窗口或页面中呈现三维场景
三维网格几何（MeshGeometry3D）
WPF提供的MeshGeometry3D类用于指定构造三维几何形状的 顶点集合，还可以指定构造三角形网格的法线（Normals属性）、 纹理坐标（TextureCoordinates属性）以及三角形顶点索引 （TriangleIndices属性）等信息。
教育部普通高等教育十二五国家级规划教材
《C#程序设计及应用教程》第3版
（包括简化版：《C#程序设计教程》第3版）
第14章 三维图形和 三维呈现
Ch14三维图形和三维呈现
14.1 WPF三维设计基本知识 14.2 在窗口或页面中呈现三维场景 14.3 三维建模和自定义三维模型类 14.4 对模型进行变换和动画处理
三维网格几何（MeshGeometry3D）
4．指定纹理坐标（TextureCoordinates）
小学四年级数学上册教案认识三维形
小学四年级数学上册教案认识三维形教案认识三维形一、教学目标1. 认识三维形，如立方体、球体、圆柱体和圆锥体。
2. 能够描述和区分不同的三维形。
3. 通过实际操作，培养学生对几何形体的观察和感知能力。
二、教学准备1. 教材：小学四年级数学上册教材。
2. 教具：立方体、球体、圆柱体和圆锥体的模型（纸质或实物）、黑板、彩色粉笔。
3. 素材：三维形的图片或幻灯片。
三、教学过程1. 导入（约5分钟）教师出示图片或幻灯片，展示不同的三维形体，引起学生的兴趣和好奇心，激发他们对几何形体的思考。
教师可以问一些问题，如：你们见过这些形状吗？你们能说出它们的名称吗？它们有什么共同特点？等等。
2. 认识立方体（约15分钟）教师出示一个立方体的模型，让学生用手摸一摸，并观察它的特点。
教师引导学生发现立方体的特点，如有六个面、八个顶点和十二条边。
教师解释每个术语的含义，并让学生在小组内互相交流并记录下来。
接下来，教师与学生一起观察教室或周围的物体，寻找其他立方体的例子。
学生在小组内合作讨论并写出他们找到的例子，然后与全班分享。
3. 认识其他三维形（约20分钟）教师出示球体、圆柱体和圆锥体的模型，依次介绍它们的特点和术语。
教师可以提问学生有关这些形体的问题，如：你能说出球体的特点吗？圆柱体的面有多少个？等等。
学生在小组内互相讨论并写出他们对不同的三维形的理解。
然后，教师组织全班分享学生们的观点和发现。
4. 实践活动（约20分钟）教师组织学生进行实践活动，让他们运用所学的知识去观察和描述周围的物体。
学生可以选择不同的物体，或者教师提供一些具体的实物供他们观察。
学生需要注意以下要求：- 描述物体的名称和形状- 画出物体的示意图- 记录物体的特点，如面的数量、顶点的数量等5. 总结与拓展（约10分钟）教师带领全班总结所学内容，并回顾不同的三维形体及其特点。
教师可以问学生一些综合性的问题，如：你能否找出一个例子，既是圆柱体又是球体的物体？拓展：教师可以提供一些拓展练习，让学生进一步巩固所学的知识。
三维设计基础ppt课件
结合具体案例，分析照明技巧的 应用及效果。
环境光与全局照明
环境光
模拟环境中的漫反射光线，使场景中的物体 呈现均匀的亮度。
光线追踪
模拟光线的传播路径，实现全局照明的精确 计算。
全局照明
计算场景中所有物体间的光线反射和折射， 实现更真实的光照效果。
光子映射
通过发射光子并记录其传播路径，实现全局 照明的近似计算。
贴图的使用方法
通过贴图坐标调整贴图在 模型表面的位置和大小， 使用不同的贴图通道实现 多种效果。
材质球设置与调整
材质球的概念
表示模型表面材质属性的球体， 通过调整其参数来改变模型表面
的视觉效果。
材质球的设置
包括颜色、透明度、反射、折射等 属性的设置。
材质球的调整技巧
如使用渐变、噪波等效果增加材质 的复杂性和真实感，通过调整高光 和反射属性实现金属、玻璃等特效。
三维场景中的光源类型
点光源
模拟点状的发光体，光 线向四周均匀发散。
平行光
聚光灯
面积光
模拟远处光源发出的平 行光线，常用于模拟日
光。
模拟具有方向性的光源， 光线在一定范围内汇聚。
模拟较大发光面发出的 光线，光线柔和且均匀。
灯光属性设置与调整
01
02
03
04
灯光颜色
调整灯光的颜色属性，以改变 场景的光照色调。
三维设计基础ppt课件
CATALOGUE
目 录
• 三维设计概述 • 三维建模技术 • 三维材质与贴图 • 三维灯光与照明 • 三维动画制作 • 三维渲染输出
01
CATALOGUE
三维设计概述
三维设计的定义与发展
定义
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机各种属性的变化情况。
例14-2 演示3D场景观察器的基本用法。
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14.2 在窗口或页面中呈现三维场景
三维网格几何（MeshGeometry3D）
WPF提供的MeshGeometry3D类用于指定构造三维几何形状的
顶点集合，还可以指定构造三角形网格的法线（Normals属性）、 纹理坐标（TextureCoordinates属性）以及三角形顶点索引 （TriangleIndices属性）等信息。
WPF用Geometry来构造三维模型，称为三维几何模型
（GeometryModel3D类）。
8
14.1 WPF三维设计基本知识
三维几何模型（GeometryModel3D）
1．Geometry属性。
Geometry属性用于获取或设置三维几何图形的形状，该类是从
Geometry3D继承而来的。
获取或设置以世界坐标表示的相机位置（Point3D 类型） 获取或设置相机在世界坐标中的拍摄方向（Vector3D 类型），即照相机在三维虚拟空间中对准的点 获取或设置相机的透视视野（以度为单位），默认值为 45。该属性仅适用于远景相机，通过它可更改通过
FieldOfView
照相机所看到的内容部分，以及文档中的对象因照相机而显得变形的程度。减小该数值可减少对象因远景拍 摄而变形的程度，而增大该数值则会像使用鱼眼镜头一样导致对象大幅变形
25
14.3 三维建模和自定义三维模型类
利用三维模型库简化场景构建
2．立方体
用XAML实现的立方体模型在V3dLibrary的Models文件夹下的Box.cs
文件中。
例14-6 演示立方体模型的基本用法。
26
14.3 三维建模和自定义三维模型类
利用三维模型库简化场景构建
3．其他模型
TriangleIndices属性指定构造三角形时顶点的顺序。
2．Material属性和BackMaterial属性
Material属性表示绘制3D模型的正面时使用的材料，BackMaterial
属性表示绘制3D模型的背面时使用的材料。
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14.1 WPF三维设计基本知识
光照类型
WPF三维图形中的光照效果与实际的光照效果相似，其作用是照亮场
利用模型编辑器创建和编辑三维模型
2．打开和编辑FBX文件
如果FBX文件保存在项目中的某个文件夹下，在【解决方案资源管理
器】中，双击.fbx文件可直接打开该文件并进入模型编辑模式。
3．细分面和延伸面
（1）从【工具箱】中向模型编辑器中拖放一个立方体。 （2）利用细分面分割模型表面。 （3）利用延伸面加长模型。
景中的3D模型。
1．环境光（AmbientLight）
环境光将光投向三维场景中的各个方向，它能使所有3D对象都能均
匀受光，与被光照的3D对象的位置或方向无关。
2．锥形投射光（SpotLight）
InnerConeAngle属性：内部锥角。表示光最亮的中心部分的角度。 OuterConeAngle属性：外部锥角。表示光较暗的外围部分的角度。
22
14.3 三维建模和自定义三维模型类
创建自定义三维模型类
通过VS2012的模型编辑器创建模型后，即可利用 Blend for
VS2012将其转换为XAML表示形式，然后再利用它创建自定义 的3D模型库，即可大大简化直接用XAML定义模型的复杂度。
基本实现思路如下。
1．通过OBJ格式将FBX模型转换为XAML 2．抽取三维网格几何到V3dLibrary模型库中 3．显示模型
AmbientColor属性：获取或设置一种颜色，该颜色表示材料在
AmbientLight指定的某种颜色照射下材料本身的反射颜色。
Color属性：获取或设置应用到材料的颜色。 Brush属性：获取或设置应用到材料的画笔。
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14.1 WPF三维设计基本知识
材料（Meterial）
2．高光反射材料（SpecularMaterial）
1．平移变换（TranslateTransform3D）
TranslateTransform3D提供了沿着OffsetX、OffsetY和OffsetZ属性
教育部普通高等教育十二五国家级规划教材
《C#程序设计及应用教程》第3版
（包括简化版：《C#程序设计教程》第3版）
第14章 三维图形和 三维呈现
Ch14三维图形和三维呈现
14.1 WPF三维设计基本知识 14.2 在窗口或页面中呈现三维场景 14.3 三维建模和自定义三维模型类
14.4 对模型进行变换和动画处理
材料（Meterial）
3．自发光材料（EmissiveMaterial）
EmissiveMaterial类使模型表面所发出的光与画笔设置的颜色相同，
其效果就像材料正在发射与Brush的颜色相同的光一样。
Color属性：获取或设置材料的颜色。
Brush属性：获取或设置材料的画笔。
14
14.2 在窗口或页面中呈现三维场景
1．定义顶点（Positions）
（1）Point3D结构:WPF用Point3D结构来描述三维空间中的一个顶点。
该结构提供了对顶点进行运算的基本方法。
（2）Positions属性:MeshGeometry3D的Positions属性用于获取或
设置该3D模型的使用的顶点集合。
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14.2 在窗口或页面中呈现三维场景
三维网格几何（MeshGeometry3D）
4．指定纹理坐标（TextureCoordinates）
纹理（Texture）是指三维表面的贴图，贴图的范围由纹理坐标
（TextureCoordinates）来指定。
5．在Viewport3D中定义和呈现三维几何模型
例14-3 演示三维几何模型的基本呈现方法。
例14-7 演示在WPF应用程序中各种基本模型的用法。
27
14.4 对模型进行变换和动画处理
三维变换处理基础
在WPF中，每个模型都对应有一个Transform属性。利用该属性，
即可实现对模型进行移动、缩放、旋转或调整大小等处理。
WPF提供了TranslateTransform3D、ScaleTransform3D和 RotateTransform3D类来实现三维变换。
4．三角化
通过对模型的边、面或者顶点进行三角化处理，可将模型进行各种
变形处理。
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14.3 三维建模和自定义三维模型类
利用模型编辑器创建和编辑三维模型
5பைடு நூலகம்反转多边形绕组
6．平面着色
平面着色用于将对象显示为某种颜色或者纹理。通过【属性】窗口
可更改材质的颜色，或者选择图像文件作为纹理。
23
14.3 三维建模和自定义三维模型类
例14-4 演示在WPF应用程序中调用Model1模型基本用法。
24
14.3 三维建模和自定义三维模型类
利用三维模型库简化场景构建
1．球体
用XAML实现的球体模型在V3dLibrary的Models文件夹下的Sphere.cs
文件中。
例14-5 演示在WPF应用程序中调用球体模型的基本用法。
2
14.1 WPF三维设计基本知识
在WPF应用程序中，可直接创建三维几何图形模型，也可以用 其他三维建模软件建模并在WPF中将其呈现出来。
WPF与三维相关的类和结构大部分都在
System.Windows.Media.Media3D命名空间下。
Viewport3D控件
System.Windows.Controls命名空间下的Viewport3D控件是在
场景
WPF提供了多种类型的相机，其中最常用的有两种：透视相机
（PerspectiveCamera类）和正交相机（OrthographicCamera类）
1．Camera类和ProjectionCamera类
Camera类是所有相机的基类，其作用是为三维场景指定观察位置等
基本信息。
ProjectionCamera类的作用是指定不同的投影方式以及其他属性来
10
14.1 WPF三维设计基本知识
光照类型
3．定向直射光（DirectionalLight）
定向直射光沿着特定的方向均匀地投射到3D对象，其效果与地球上
的阳光照射效果相似，即光的强度衰减可以忽略不计。
4．点光（PointLight）
点光从一个点向所有方向投射光，其效果与普通的灯泡照明效果相
二维平面上呈现三维场景的容器控件。
3
14.1 WPF三维设计基本知识
Viewport3D控件
1．WPF三维坐标系
如果X轴正方向朝右，Y轴的正方向朝上，则Z轴的正方向从原点指向
屏幕外。
2．Viewport3D类
（1）Camera属性 （2）Children属性
3．ModelVisual3D对象
利用相机变换制作3D场景观察器
1．V3dView控件
自定义的3D场景观察器在V3dView.cs文件中，这是一个可在其中包
含Viewport3D的容器控件。
2．V3dView的基本用法
V3dView显示鼠标操作帮助信息。
15
14.2 在窗口或页面中呈现三维场景
动态显示相机的属性
利用V3dLibrary的V3dView可以缩放和旋转3D场景，动态显示透视相
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14.3 三维建模和自定义三维模型类
利用模型编辑器创建和编辑三维模型
1．创建FBX文件
运行VS2012（或者打开ch14项目），选择主菜单的【文件】→【新
建】→【文件】命令。