3D列印科学知识普及化：3D可视化九十九

编者按：3D可视化有甚么相同？可视化操作过程甚么优劣？你如果采用哪一类3D可视化？本栏将逐一在责任编辑中详尽如是说。

“3D可视化”浅显来说是透过二维制做应用软件透过交互式二维空间构筑出具备二维统计数据的数学模型，其广为应用于3D列印、音频格斗游戏、影片、建筑物、学术研究、医学、工程和海洋学。虽然采用生活习惯和精确性等难题，每一金融行业都有她们非主流的3D文档HTML，而其常见的HTML一般来说是STL、OBJ、FBX、COLLADA等HTML。。

3D可视化的“痛脚”

据不全然统计统计数据，现阶段采用的3DHTML文档共约数十种，AutoDesk和Blender等CAD应用软件生产商都有她们的专供HTML，并为她们的应用软件展开了强化。因此假如你采用AutoCAD，Sonbhadra获得两个DWG文档。假如您采用Blender，将赢得两个BLEND文档。

而共约数十种的3DHTML文档，将不利于用户对3D数学模型之间的修改，对于现阶段常见的AutoCAD应用软件，其文档HTML一般来说为“DWG”HTML，假如要打开该文档，则必须采用AutoCAD应用软件，其他大部分应用软件将无法正常打开该文档。

3D可视化：兼容成为非主流

现阶段最为常见的兼容性HTML是STL（具备.STL扩展名）和COLLADA（扩展名为.DAE），它们广为用于CAD应用软件中，成为诸多应用软件知之间的共享HTML文档。在相同的可视化应用软件之间，这类HTML文档可以相互转化，从而采用户可以在相同的可视化应用软件中直接采用，提升用户之间的协作能力。

3D数学模型的几何编码

每一3D数学模型都具备独特的几何形状，而每一类3DHTML文档都支持支持并识别这些几何数学模型，否则它们将不被视为3D文档HTML。

编码表面几何的三种相同的方法，每一类都具备相应的优点和缺点。它们称为近似网格、精确网格和建构实体几何（CSG）

1、单元表达法(Cell Representation)

单元表达法起源于分析(如有限元分析)应用软件，在这些应用软件中，要求将表面离散成单元。典型的单元有三角形、正方形或多边形，在快速成型技术中采用的三角形近似(将二维数学模型转化成 STLHTML文档)，是一类单元表达法在二维面的应用形式。

透过利用Cell Representation，用户可以设计出更为细腻的数学模型。但不可避免的是，随着“细分”的增加，所需丹元数量就越多，文档存储所占用的空间也一同增加。

对于自由曲面，难于用传统的几何基元来展开描述，可用参数表达法。这些方法借助参数化样条、贝塞尔b(ezier)曲线和 B样条来描述自由曲面，它的每两个 X、Y、Z坐标都呈参数化形式。各种参数表达HTML的差别仅在于对曲线的控制水平，即局部修改曲线而不影响临近部分的能力，以及建立几何体数学模型的能力。其中较好的一类是非一致有理 B样条法，它能表达复杂的自由曲面，允许局部修改曲率，能准确地描述几何基元。

为了综合以上方法的优点，现阶段，许多CAD系统常采用 CSG、Brep和参数表达法的组合表达法。

3、构造型立体几何表达法(Constructive Solid Geometry，简称CSG法)

它采用布尔运算法则(并、交、减)，将一些简单的二维几何基元(如立方体、圆柱体、环、锥体)加以组合、变化成复杂的二维数学模型实体，这种方法的优点是，易于控制存储的信息量，所获得的实体真实有效，并且能方便地修改它的形状。此方法的缺点是、可用于产生和修改实体的算法有限，构成图形的计算量很大，比较费时。

4、边界表达法(Boundary／Representation，简称Brep)

3D列印：只为最适用

在3D列印的可视化中，其实并不需要太多的要求，不管是用哪一类方式可视化，最为重要的是要符合3D列印机的列印精度要求。对于现阶段的桌面级3D列印机而言，可视化的精度在高，3D列印机的精度也限制了其体现，花时间和力气对3D可视化的细节不断美化，不如根据3D列印机的列印精度展开调整，从而获得更完美的数学模型。

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