brl-cad_如何使用BRL-CAD绘制基本形状

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图元是一种基本形状，在CAD（计算机辅助设计）软件包中具有唯一的多项式方程式，可用于更复杂形状的几何建模。例子包括椭圆，球体，圆环，正方形，在我们的例子中是带有六边形方程（有六个根的多项式）的心形图元。

这个心形的原始符号（爱的象征，<3）可以被艺术家用来制作卡通动画，设计卡，皇家印章，横幅，礼物以及家庭和公共庆祝活动的礼物，例如婚礼，家庭聚会和情人节礼物。天。

本文通过重点介绍BRL-CAD （美国陆军研究实验室开发的开源CAD软件包）中心形图元的几何有用属性的实现，为CAD软件中图元的开发提供了指南。

首先，要建立开发BRL-CAD的环境，请遵循以下指示。

心形图元的数据结构

该图显示了心脏形状的注释。幻数hrt ，中心点v ，X轴xdir方向的向量，Y轴ydir方向的向量，Z轴zdir方向的向量以及从中心点到任一尖点的距离d 。

标记心形图元

心形图元唯一地存储在BRL-CAD的数据库中，其幻数为Ox6872743f ，即“？hrt？”的十六进制等效形式。。我们还增加了src / libbu / magic.c ， include / magic.h和include / raytrace.h中的原语的最大数量。

在BRL-CAD中标记了心形图元之后，我们继续编写回调函数，该函数计算几何上有用的属性。我们还使用了一个名为amour （爱的法语单词）的心形对象，该对象以原点（0,0,0）为中心，具有三个径向矢量（5,0,0），（0,5,0）和（0,0,5）以及到尖点的距离4。让我们假设此对象称为amour ，并存储在heart_example.g数据库中。

格式说明

为了了解实体的类型及其关键参数的值，我们编写了rt_hrt_describe（）函数，该函数简单地以人类可读的格式打印心脏形状的参数。为了描述amour对象，我们分别通过在archer命令提示符下运行l -t amour和l amour命令，使用BRL-CAD的l命令以简洁和详细形式打印amour的参数。

数据库导入和导出

对于要在CSG（构造实体几何）中使用的心形图元，我们编写了一些函数，这些函数可以在数据库格式和内部格式之间导入和导出数据。

输入支持

然后，实现了使用键盘在mged或archer界面中键入心形图元的参数的适当支持。为了测试数据库的导入和导出以及支持属性的类型，我们在amrt hrt 0 0 0 5 0 0 0 5 5 0 0 0 5 4命令中运行了BRL-CAD，键入名称，原始类型（ hrt ）和如图所示，将参数的amour输入到了archer命令行中。

边界框

几何模型的边界框是指模型所在的体积最小的框，更像是所有封闭体积的集合的最小上限。为了计算心脏形状的边界框，我们编写了rt_hrt_bbox（）函数，该函数分别计算边界框的最小点（最左下角）和最大点（最左下角）。要报告amour对象的边界框的范围，我们通过在mged或archer命令提示符下运行bb -qe amour命令来打印其最小和最大点。然后，我们在弓箭手中运行了bb -qv amour命令，以便以立方毫米为单位报告爱恋对象的体积。之后，我们通过运行BB -qd恋情报道的长度，宽度和恋情边框的高度。最后，要报告边界框的体积和尺寸，我们在archer的命令提示符中运行了bb amour命令。

线框

为了将心形图元的线框构建到BRL-CAD的功能中，我们编写了rt_hrt_plot（）和rt_hrt_24pts（）函数。心形图元的线框由沿Z轴对齐的多个椭圆组成，每个椭圆由24个边组成。当我们沿Z轴正方向前进时，我们使用八个椭圆（半径减小）来构图左右瓣的上部。每个椭圆的24个必需点是由rt_hrt_24pts（）函数计算的，该函数计算相隔15 ^度的 24个点。

最后，将不同的椭圆连接在一起以使线框具有更多的等高线。使用draw命令查看线框，并且-C选项允许我们选择其显示颜色。要使用白线绘制amour对象的线框，我们运行了draw -C 255/0/0 amour命令。

光线追踪

通过光线追踪，使心形图元具有表面表示。光线追踪的核心是求解直线和曲面的交点。许多有趣的表面已被编写为该位置的多项式函数，并且没有遗漏心形。我们工作的独特之处在于，我们证明了使用基于Laguerre的寻根器进行的光线追踪适用于六次方程（6级）。为了做到这一点，我们编写了rt_hrt_prep（） ， rt_hrt_norm（） ， rt_hrt_shot（）和rt_hrt_print（）函数。

为了测试心形图元的光线跟踪特性是否有效，我们使用了BRL-CAD的rt命令，该命令可以光线跟踪对象。使用rt命令，我们分别以彼此成1度的方位角和以我们的视点为35度的仰角产生了360幅图像。这些图像的宽度和高度分别为640和480像素。

＃！/ bin / sh

因为我在'loop 000 359 1'中; 做

rt -a $ i -e 35 -w 640 -n 480 -o image $ i.png heart_example.g amour

做完了

这是从旁边，上方和下方看到的光线追踪的恋爱物体的一些图像。

^{从旁边看到光线追踪的恋爱物体的视图。}

^{从上方查看光线追踪的恋爱物体的视图。}

^{从下方查看光线追踪的恋爱物体的视图。}

在用填充的零对这些图像进行适当的排序之后，我们使用ImageMagick 转换命令将它们合成为单个动画视频，该视频显示了从旁边旋转的心形图元。

本文详细介绍了演讲者的技术方面，该演讲基于作者在BRL-CAD主持下在BRL-CAD中进行的“心形原始体的实现”项目，将在德克萨斯州奥斯汀的OSCON 2017上进行演讲“来自非洲，充满爱” Google Summer of Code计划。 如果您有兴趣参加会议，请在注册时使用此折扣代码，以供我们的读者使用： PCOS 。

翻译自: https://opensource.com/article/17/4/primitive-shapes-BRL-CAD

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