Drahtrahmenmodell - Wire-frame model

Sample - Wiedergabe eines Drahtrahmen Würfel , Ikosaeder und approximate sphere
Bild eines Drahtrahmenobjekts unter Verwendung der Entfernung versteckter Linien
Perspektive in einer Drahtgitterdarstellung eines Architekturprojekts
Drahtgitter-Rendering eines komplexen 3D-Modells, das einen Bademantel darstellt

Ein Drahtmodell , auch ein Drahtmodell , ist eine visuelle Darstellung eines dreidimensionalen (3D) physischen Objekts, das in 3D-Computergrafiken verwendet wird . Es wird erstellt, indem jede Kante des physischen Objekts angegeben wird, an der sich zwei mathematisch kontinuierliche glatte Oberflächen treffen, oder indem die Eckpunkte eines Objekts mithilfe von (geraden) Linien oder Kurven verbunden werden . Das Objekt wird in den Bildschirmbereich projiziert und durch Zeichnen von Linien an der Position jeder Kante gerendert . Der Begriff "Drahtrahmen" stammt von Designern, die Metalldraht verwenden , um die dreidimensionale Form fester Objekte darzustellen. 3D-Drahtrahmen-Computermodelle ermöglichen die Konstruktion und Manipulation von Festkörpern und festen Oberflächen. Die 3D- Volumenmodellierung zeichnet effizient Darstellungen von Volumenkörpern mit höherer Qualität als herkömmliche Strichzeichnungen .

Die Verwendung eines Drahtrahmenmodells ermöglicht die Visualisierung der zugrunde liegenden Entwurfsstruktur eines 3D-Modells. Herkömmliche zweidimensionale Ansichten und Zeichnungen / Renderings können durch entsprechende Drehung des Objekts und Auswahl der Entfernung versteckter Linien über Schnittebenen erstellt werden .

Da Drahtmodell-Renderings relativ einfach und schnell zu berechnen sind, werden sie häufig in Fällen verwendet, in denen eine relativ hohe Bildschirmbildrate erforderlich ist (z. B. bei der Arbeit mit einem besonders komplexen 3D-Modell oder in Echtzeitsystemen, die das Äußere modellieren Phänomene). Wenn größeres grafisches Detail gewünscht wird, Oberflächentexturen können automatisch nach der Beendigung der anfänglichen Wiedergabe des Drahtrahmens hinzugefügt werden. Auf diese Weise kann ein Designer Festkörper schnell überprüfen oder Objekte in verschiedene Ansichten drehen, ohne die langen Verzögerungen, die mit einem realistischeren Rendern oder sogar der Verarbeitung von Gesichtern und einfachen flachen Schattierungen verbunden sind .

Das Drahtrahmenformat ist auch gut geeignet und wird häufig bei der Programmierung von Werkzeugpfaden für DNC- Werkzeugmaschinen ( Direct Numerical Control ) verwendet .

Handgezeichnete drahtrahmenartige Illustrationen reichen bis in die italienische Renaissance zurück . Wire-Frame-Modelle wurden auch in Videospielen häufig zur Darstellung von 3D-Objekten in den 1980er und frühen 1990er Jahren verwendet, als "richtig" gefüllte 3D-Objekte zu komplex gewesen wären, um sie mit den Computern der Zeit zu berechnen und zu zeichnen. Drahtrahmenmodelle werden auch als Eingabe für die computergestützte Fertigung (CAM) verwendet.

Es gibt drei Haupttypen von 3D - CAD-Modellen ( Computer Aided Design ). Drahtrahmen ist der abstrakteste und am wenigsten realistische. Die anderen Typen sind oberflächlich und fest . Die Drahtmodellierungsmethode besteht nur aus Linien und Kurven, die die Punkte oder Eckpunkte verbinden und dadurch die Kanten eines Objekts definieren.

Einfaches Beispiel für ein Drahtmodell

Ein Objekt wird durch zwei Tabellen angegeben: (1) Scheitelpunkttabelle und (2) Kantentabelle.

Die Scheitelpunkttabelle besteht aus dreidimensionalen Koordinatenwerten für jeden Scheitelpunkt in Bezug auf den Ursprung.

Scheitel 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

Die Kantentabelle gibt die Start- und Endscheitelpunkte für jede Kante an.

Kante Starten Sie Vertex Scheitelpunkt beenden
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

Eine naive Interpretation könnte eine Drahtrahmen-Darstellung erzeugen, indem einfach gerade Linien zwischen den Bildschirmkoordinaten der entsprechenden Scheitelpunkte unter Verwendung der Kantenliste gezeichnet werden.

Im Gegensatz zu Darstellungen, die für ein detaillierteres Rendern ausgelegt sind, werden keine Gesichtsinformationen angegeben (sie müssen berechnet werden, wenn dies für ein solides Rendern erforderlich ist).

Es müssen geeignete Berechnungen durchgeführt werden, um die 3D-Koordinaten der Scheitelpunkte in 2D-Bildschirmkoordinaten umzuwandeln .

Siehe auch

Verweise

  1. Principles of Engineering Graphics von Maxwell Macmillan International Editions
  2. ASME Engineer's Data Book von Clifford Matthews
  3. Konstruktionszeichnung von ND Bhatt
  4. Texturierung und Modellierung von Davis S. Ebert
  5. 3D-Computergrafik von Alan Watt