三维建模:方法之CSG与B-Rep比较
源自于百度百科:實體造型---
三維模型特征表示方法:
?????? 計算機(jī)中表示三維形體的模型,按照幾何特點(diǎn)進(jìn)行分類,大體上可以分為三種:線框模型、表面模型和實體模型。如果按照表示物體的方法進(jìn)行分類,實體模型基本上可以分為分解表示、構(gòu)造表示CSG(Constructive Solid Geometry)和邊界表示BREP(Boundary Representation)三大類。
? 常用的分解表示法有:四叉樹、八叉樹、多叉樹、BSP樹等等。
? 邊界表示的典型代表是翼邊結(jié)構(gòu)。
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? CSG建模法,一個物體被表示為一系列簡單的基本物體(如立方體、圓柱體、圓錐體等)的布爾操作的結(jié)果,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為樹狀結(jié)構(gòu)。樹葉為基本體素或變換矩陣,結(jié)點(diǎn)為運(yùn)算,最上面的結(jié)點(diǎn)對應(yīng)著被建模的物體;而BREP的一個物體被表示為許多曲面(例如面片,三角形,樣條)粘合起來形成封閉的空間區(qū)域。
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? BRep優(yōu)點(diǎn):
? ?? 1. 有較多的關(guān)于面、邊、點(diǎn)及其相互關(guān)系的信息。?
2. 有利于生成和繪制線框圖、投影圖,有利于計算幾何特性,易于同二維繪圖軟件銜接和同曲面建模軟件相關(guān)聯(lián)。
? BRep局限:
? 由于它的核心信息是面,因而對幾何物體的整體描述能力相對較差,無法提供關(guān)于實體生成過程的信息,也無法記錄組成幾何體的基本體素的元素的原始數(shù)據(jù),同時描述物體所需信息量較多,邊界表達(dá)法的表達(dá)形式不唯一。
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? CSG優(yōu)點(diǎn):
? 方法簡潔,生成速度快,處理方便,無冗余信息,而且能夠詳細(xì)地記錄構(gòu)成實體的原始特征參數(shù),甚至在必要時可修改體素參數(shù)或附加體素進(jìn)行重新拼合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單,數(shù)據(jù)量較小,修改比較容易,而且可以方便地轉(zhuǎn)換成邊界(Brep)表示。
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? CSG局限:
? 由于信息簡單,這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無法存貯物體最終的詳細(xì)信息,例如邊界、頂點(diǎn)的信息等。由于CSG表示受體素的種類和對體素操作的種類的限制,使得它表示形體的覆蓋域有較大的局限性,而且對形體的局部操作(例如,倒角等等)不易實現(xiàn),顯示CSG表示的結(jié)果形體時需要的間也比較長。
? 到底使用哪種方法呢?取決于不同的視角,他們各自都有優(yōu)缺點(diǎn),可以從以下幾點(diǎn)來考慮:
? 1.現(xiàn)實 - 模型是否需要近似實際的材質(zhì)密度,厚度和體積,或者是否需要顯示真實的曲面細(xì)節(jié)
? 2.精度 - 需要什么樣的精度級別
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? 混合模式(Hybird Model)是建立在BRep與CSG的基礎(chǔ)上,在同一系統(tǒng)中,將兩者結(jié)合起來,共同表示實體的方法。以CSG法為系統(tǒng)外部模型,以B-Rep法為內(nèi)部模型,CSG法適于做用戶接口,而在計算機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)化為B-Rep的數(shù)據(jù)模型。相當(dāng)于在CSG樹結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)上擴(kuò)充邊界法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。混合模式是在CSG基礎(chǔ)上的邏輯擴(kuò)展,起主導(dǎo)作用的是CSG結(jié)構(gòu),B-Rep的存在,減少了中間環(huán)節(jié)中的數(shù)學(xué)計算量,可以完整的表達(dá)物體的幾何、拓?fù)湫畔?#xff0c;便于構(gòu)造產(chǎn)品模型。
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? 還有空間劃分表示法,利用四叉樹或八叉數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示2D/3D的模型。
總結(jié)
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