计算机图形学教程：C++版-第七章几何造型技术解析

"《计算机图形学原理及算法教程》（Visual C++版）第七章讲述了计算机图形学中的几何造型技术，主要包括线框模型、表面模型和实体模型的介绍，以及对早期实体造型系统的优缺点进行了分析。" 在计算机图形学中，几何造型技术是表达物体模型形状的关键技术。这一领域的研究旨在探讨如何在计算机中有效地描述和表示三维物体。教程中提到了三种主要的模型： 1. **线框模型**：线框模型是最基础的形式，通过顶点和棱边来构建物体的轮廓。然而，它忽略了面的信息，因此无法表示具有曲面的物体，也无法准确判断点与物体的关系，比如点是否位于物体内部、外部或表面上。这导致线框模型无法生成剖切图、消隐图、明暗效果，也不适用于数控加工，应用领域受到较大限制。 2. **表面模型**：表面模型弥补了线框模型的不足，使用面的集合来描绘物体，并通过环来定义面的边界。相比线框模型，它能处理更多复杂情况，如面面求交、线面消隐、明暗色彩图的生成和数控加工。尽管如此，表面模型并未明确表示物体存在于哪些面的哪一侧，无法计算物体的整体属性，如表面积、体积或重心，也无法评估物体与其他物体的交互关系。 3. **实体模型**：实体模型是最完整的表示形式，它可以清晰地确定一个点相对于物体的位置（外部、内部或表面）。这使得实体模型适用于物体的计算、有限元分析等高级应用。然而，早期的实体造型系统虽然数据结构简单，运算和显示速度快，但它们通常不支持精确的曲面表示，可能导致表示不唯一且存在误差。为提高精度，需要增加更多的离散平面片，这会带来计算速度和存储管理的挑战。 早期的几何造型系统仅支持正则形体造型，即那些可以通过简单的几何操作（如并集、交集、差集）构建的形体。正则形体集的概念为几何造型提供了理论基础，但它限制了模型的复杂性和表达能力。 本章内容涵盖了计算机图形学中物体建模的基础知识，从简单的线框模型到更复杂的实体模型，以及早期实体造型系统的局限性，这些都是理解现代计算机图形学和三维建模技术的重要概念。学习这些内容有助于开发出更加逼真和功能强大的图形应用程序。