Каркасная модель

Каркасная модель — модель объекта в трёхмерной графике, представляющая собой совокупность вершин и рёбер, которая определяет форму отображаемого многогранного объекта^[1]. Каркасные модели были известны ещё в эпоху Возрождения^[2].

Каркасная модель автомобиля

Примеры простейших каркасных сеток

Простейшая модель состоит из списка вершин, где каждой вершине соответствуют некоторые координаты в трёхмерном пространстве и списка отрезков-рёбер, где описана начальная и конечная вершина каждого ребра^[3][4]. В более сложных моделях рёбра могут описываться кривыми, например, кривыми Безье^[5]. Термин «каркасная модель» происходит из конструкторского моделирования — первые некомпьютерные модели представляли собой каркас предмета, обтянутый тканью или голый «скелет» моделируемого предмета. Сегодня такие модели нередко используются в качестве арт-объектов.

Поскольку для отображения таких моделей требуется относительно немного вычислительных ресурсов, они широко применяются там, где требуется высокая производительность и большое число кадров в секунду, например, в программах для конструирования трёхмерных объектов, разработки компьютерной графики и т. п. При отображении на двумерном дисплее можно спрятать те рёбра, которые находятся дальше от наблюдателя, закрасить грани или наложить текстуры. Таким образом, пользователь программы может легко взаимодействовать с моделью: поворачивать её, «видеть насквозь», изменять вершины и рёбра, не прибегая при этом к ресурсоёмкому «реалистичному» рендерингу.

Пример простейшей модели

Объект (в данном случае — куб) описывается при помощи двух таблиц: (1) Вершины и (2) Рёбра.

Таблица вершин содержит список вершин и координаты каждой из них в трёхмерном пространстве относительно единой точки начала координат (0,0,0).

Вершина	X	Y	Z
1	1	1	1
2	1	-1	1
3	-1	-1	1
4	-1	1	1
5	1	1	-1
6	1	-1	-1
7	-1	-1	-1
8	-1	1	-1

Таблица рёбер перечисляет начальную и конечную вершину для каждого рёбра объекта.

Ребро	Начальная вершина	Конечная вершина
1	1	2
2	2	3
3	3	4
4	4	1
5	5	6
6	6	7
7	7	8
8	8	5
9	1	5
10	2	6
11	3	7
12	4	8

Для простейшей интерпретации этой модели необходимо обойти список рёбер, отрисовывая ребро и обе вершины в нужных координатах. Для отображения модели на плоскости потребуется рассчитать трансформацию трёхмерных координат в двумерные.

Модель не включает в себя информацию о гранях объекта.

Литература

• Большаков В. П. 3Д-моделирование в Аутокад, КОМПАС-3Д, Солидворкс, Инвентор, Т-Флекс. — Россия : Издательский дом «Питер», 2010.
• Сазонов А. Трехмерное моделирование в AutoCAD 2011. — Россия : Litres, 2014.