3D表面渲染技术

在计算机图形学中,将三维表面渲染到二维平面上是一个常见的需求。本文介绍的是一种不依赖于OpenGL或DirectX等图形硬件加速技术的渲染方法。这种方法完全依赖于CPU的计算能力,虽然在渲染速度上可能不如硬件加速,但其简单性使得它在多种应用场景中非常有用,如数据可视化、优化方法课程等。

特性

以下是该渲染技术的一些关键特性:

  • 密度:控制渲染网格的大小。
  • 笔颜色:用于绘制网格的颜色。
  • 起始点:绘图的起始坐标。
  • 结束点:绘图的结束坐标。
  • 函数:用于计算表面顶点的函数。
  • 颜色方案:分配给网格的颜色方案。

方法

该技术提供了以下方法:

  • ReCalculateTransformationsCoeficients:根据新的参数重新计算变换系数。
  • Project:执行投影,计算3D点的屏幕坐标。
  • RenderSurface:主要方法,用于在给定的图形上渲染表面。

代码要点

在代码实现中,有两个额外的类值得关注:ColorSchema和CompiledFunction。ColorSchema类封装了一个颜色数组,并且提供了一些预定义的颜色调色板。CompiledFunction类则将给定的公式编译成函数委托,提供简单的解析服务。

使用示例

以下是使用C#语言的一个简单示例:

Surface3DRenderer sr = new Surface3DRenderer( 70, 35, 40, 0, 0, ClientRectangle.Width, ClientRectangle.Height, 0.5, 0, 0 ); // 新的基于色调的调色板 sr.ColorSchema = new ColorSchema(120); // 在这里输入函数 sr.SetFunction( "sin(x1)*cos(x2)/(sqrt(sqrt(x1*x1+x2*x2))+1)*10" ); // 使用此方法实际渲染内容: sr.RenderSurface(e.Graphics); // 当绘图区域大小发生变化时使用此方法: sr.ReCalculateTransformationsCoeficients( 70, 35, 40, 0, 0, ClientRectangle.Width, ClientRectangle.Height, 0.5, 0, 0 );
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