В 3D компьютерной графике каркасная модель ( также пишется каркасная модель ) — это визуальное представление трехмерного ( 3D) физического объекта. Она основана на полигональной сетке или объемной сетке , созданной путем указания каждого края физического объекта, где встречаются две математически непрерывные гладкие поверхности, или путем соединения составляющих вершин объекта с помощью (прямых) линий или кривых . Объект проецируется в экранное пространство и визуализируется путем рисования линий в месте расположения каждого края. Термин «каркас» происходит от дизайнеров, использующих металлическую проволоку для представления трехмерной формы твердых объектов. Каркасные компьютерные модели 3D позволяют строить и манипулировать твердыми телами и твердыми поверхностями. Моделирование твердых тел 3D эффективно рисует более качественные представления твердых тел, чем обычное линейное рисование .
Использование каркасной модели позволяет визуализировать базовую структуру дизайна 3D-модели. Традиционные двухмерные виды и чертежи/визуализации могут быть созданы путем соответствующего вращения объекта и выбора удаления скрытых линий с помощью секущих плоскостей .
Поскольку каркасные визуализации относительно просты и быстры в расчетах, они часто используются в случаях, когда требуется относительно высокая частота кадров экрана (например, при работе с особенно сложной 3D-моделью или в системах реального времени, моделирующих внешние явления). Когда требуется большая графическая детализация, текстуры поверхности могут быть добавлены автоматически после завершения первоначальной визуализации каркаса. Это позволяет дизайнеру быстро просматривать твердые тела или вращать объекты в разных видах без длительных задержек, связанных с более реалистичной визуализацией или даже обработкой граней и простым плоским затенением .
Формат каркаса также хорошо подходит и широко используется при программировании траекторий движения инструмента для станков с прямым числовым программным управлением (DNC) .
Нарисованные от руки иллюстрации, похожие на каркасные, появились еще в эпоху итальянского Возрождения . [2] Каркасные модели также широко использовались в видеоиграх для представления 3D-объектов в 1980-х и начале 1990-х годов, когда «правильно» заполненные 3D-объекты были бы слишком сложны для расчета и рисования на компьютерах того времени. Каркасные модели также используются в качестве входных данных для автоматизированного производства (CAM).
Существует три основных типа 3D -моделей автоматизированного проектирования (САПР); каркасная модель является наиболее абстрактной и наименее реалистичной. Другие типы — поверхностная и твердая . Каркасный метод моделирования состоит только из линий и кривых, которые соединяют точки или вершины и тем самым определяют края объекта.
Объект определяется двумя таблицами: (1) Таблица вершин и (2) Таблица ребер.
Таблица вершин состоит из трехмерных значений координат для каждой вершины относительно начала координат.
Таблица ребер определяет начальную и конечную вершины для каждого ребра.
Наивная интерпретация могла бы создать каркасное представление, просто рисуя прямые линии между экранными координатами соответствующих вершин, используя список ребер.
В отличие от представлений, предназначенных для более детальной визуализации, информация о лице не указывается (она должна быть рассчитана, если требуется для сплошной визуализации).
Для преобразования трехмерных координат вершин в двухмерные экранные координаты необходимо выполнить соответствующие вычисления .