Каркасная модель , также каркасная модель , представляет собой визуальное представление трехмерного ( 3D) физического объекта, используемого в трехмерной компьютерной графике . Он создается 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 пространство экрана и визуализируется путем рисования линий в месте каждого края. Термин «проволочный каркас» исходит от дизайнеров, использующих металлическую проволоку для представления трехмерной формы твердых объектов. Компьютерные трехмерные каркасные модели позволяют строить твердые тела и твердые поверхности и манипулировать ими. Твердотельное 3D- моделирование позволяет эффективно создавать изображения твердых тел более высокого качества, чем при обычном рисовании линий .
Использование каркасной модели позволяет визуализировать базовую структуру проекта 3D-модели. Традиционные двухмерные виды и рисунки/визуализации могут быть созданы путем соответствующего вращения объекта и выбора удаления скрытых линий с помощью секущих плоскостей .
Поскольку каркасные рендеринги относительно просты и быстры в расчете, их часто используют в тех случаях, когда необходима относительно высокая частота кадров экрана (например, при работе с особенно сложной 3D-моделью или в системах реального времени, моделирующих экстерьер) . явления). Если требуется большая графическая детализация, текстуры поверхности могут быть добавлены автоматически после завершения первоначальной визуализации каркаса. Это позволяет дизайнеру быстро просматривать твердые тела или поворачивать объекты в разные виды без длительных задержек, связанных с более реалистичным рендерингом , или даже с обработкой граней и простой плоской штриховкой .
Каркасный формат также хорошо подходит и широко используется при программировании траекторий инструментов для станков с прямым числовым программным управлением (ЧПУ) .
Нарисованные от руки иллюстрации в виде каркасов восходят к эпохе 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 было слишком сложно рассчитать и нарисовать на компьютерах того времени. Каркасные модели также используются в качестве входных данных для автоматизированного производства (CAM).
Существует три основных типа моделей трехмерного компьютерного проектирования (САПР); Проволочный каркас — самый абстрактный и наименее реалистичный. Остальные типы — поверхностные и твердые . Каркасный метод моделирования состоит только из линий и кривых, которые соединяют точки или вершины и тем самым определяют края объекта.
Объект задается 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 начальные и конечные вершины для каждого ребра.
Наивная интерпретация могла бы создать каркасное представление, просто рисуя прямые линии между экранными координатами соответствующих вершин с помощью списка ребер.
В отличие от представлений, предназначенных для более детальной визуализации, информация о лице не указывается (она должна быть рассчитана, если это необходимо для сплошной визуализации).
Для преобразования 3D-координат вершин в 2D-экранные координаты необходимо выполнить соответствующие вычисления .