MATLAB教程三维图形.ppt

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1、1.5 作图与动画作图与动画matlab语言丰富的图形表现方法，使得数学计算结果可以方便地、多样性地实现可视化，这是其它语言所不能比拟的。1.5.2 三维图形三维图形一一.三维空间曲线三维空间曲线plot3 最基本的三维图形指令最基本的三维图形指令指令：指令：plot3(x,y,z,s)x,y,z是同维数的矢量或矩阵，每组是同维数的矢量或矩阵，每组x,y,z构成一构成一个点的坐标，各点依次相联，形成一条曲线。个点的坐标，各点依次相联，形成一条曲线。利用矩阵可以同时画多条空间曲线。利用矩阵可以同时画多条空间曲线。s是线型、是线型、颜色和标志的参数。颜色和标志的参数。例例1：x,y,z均为矢量时均

2、为矢量时t=0:0.01:15;x=sin(t);y=cos(t);z=t;plot3(x,y,z),axis square;grid onx1=0.5,0.5,0,0.5;y1=0.5,0.5,0,0.5;z1=1,0,0,1;x2=0.5,0.5,1,0.5;y2=0.5,0.5,0,0.5;z2=1,0,0,1;x3=0,1;y3=0,0;z3=0,0;plot3(x1,y1,z1,x2,y2,z2,x3,y3,z3)Kjqx.mkjqx02.m qzb.m例例2：x,y,z均为矩阵时均为矩阵时x,y=meshgrid(-2:0.1:2);Z=x.*exp(-x.2-y.2);plot3

3、(x,y,Z)grid on例例3：指定曲线图的线型、颜色及标记：指定曲线图的线型、颜色及标记t=0:pi/20:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t,:*r),grid title(kjqx),xlabel(sin(t),ylabel(cos(t),zlabel(t)二二.画球面、椭球面和柱面画球面、椭球面和柱面Sphere(N)画一个半径为画一个半径为1，有，有N条经线的球面。条经线的球面。Cylinder(R,N)画由母线画由母线R旋转产生的柱面，柱面上有旋转产生的柱面，柱面上有N条母线条母线Ellipsoid(XC,YC,ZC,XR,YR,ZR,N)画椭球面画椭球面Q

4、tzt.msubplot(1,2,1)sphere(6),axis equalsubplot(1,2,2)t=0:0.1*pi:2*pi;X,Y,Z=cylinder(4*cos(t);mesh(X,Y,Z)axis square三三.网线和表面图网线和表面图1、三维绘图数据的产生三维绘图数据的产生在在matlab中，曲面是用中，曲面是用x y平面上各个格点的平面上各个格点的 Z坐标坐标来定义的。画曲面前先要生成三维绘图数据。来定义的。画曲面前先要生成三维绘图数据。（1）利用）利用meshgrid函数生成平面网格坐标矩阵。再函数生成平面网格坐标矩阵。再利用函数关系求利用函数关系求Z.x=a:x

5、:b;y=c:y:d;X,Y=meshgrid(x,y);Z=f(x,y)（2）利用双峰函数）利用双峰函数peaksx,y,z=peaks(n)分别创建分别创建x,y,z三个均为三个均为nn阶的方阶的方阵阵peaks(n)直接使用直接使用peaks函数所创建的矩阵绘制表面图函数所创建的矩阵绘制表面图2、指令指令mesh(Z)绘制分别以绘制分别以mn阶矩阵阶矩阵Z的行数和列数为的行数和列数为x 和和y 坐标坐标(1:m,1:n)，以，以Z的对应元素值为的对应元素值为Z坐标坐标的的 三维网线图，只有定义点的连线有颜色三维网线图，只有定义点的连线有颜色mesh(X,Y,Z)绘制分别以矩阵绘制分别以矩

6、阵X、Y、Z的元素值为坐标的的元素值为坐标的三三 维维网线网线图。图。meshc 将网线图与等高线图绘制在一起将网线图与等高线图绘制在一起meshz 在绘制网线图时画出零基准平面在绘制网线图时画出零基准平面waterfall 绘制瀑布线图绘制瀑布线图 wangxian01.msurf(Z)绘制分别以绘制分别以mn阶矩阵阶矩阵Z的行数和列数为的行数和列数为x 和和y 坐标坐标(1:m,1:n)，以，以Z的对应元素值为的对应元素值为Z坐标坐标的的 三维表面图，三维表面图，连线及其之间的面积有颜色。连线及其之间的面积有颜色。surf(X,Y,Z)绘制分别以矩阵绘制分别以矩阵X、Y、Z的元素值为坐标的

7、三的元素值为坐标的三 维表面图。维表面图。biaomiantu.m 四、视角四、视角 view(az,el)az 方位角，单位是度，取值为方位角，单位是度，取值为-180180，计算，计算 起点是负起点是负y轴。轴。el 俯视角，取值为俯视角，取值为-9090，计算起点是，计算起点是xy平面平面.三维观察时默认三维观察时默认az=-37.5,el=30 二维观察时默认二维观察时默认az=0，el=90五、色彩的调制、渲染和光照控制五、色彩的调制、渲染和光照控制1.色彩指令色彩指令colormap(Map)Map是色图矩阵或色图函数是色图矩阵或色图函数色图矩阵色图矩阵是是m3 的数值矩阵，它的每

8、一行是的数值矩阵，它的每一行是RGB三元组。三元组。0 0 0 黑色黑色 1 0 0 红色红色 0 1 0蓝色蓝色 0 0 1绿色绿色色图函数色图函数 pink 粉色粉色 copper 铜色铜色 hot 暖色暖色 cool 冷色冷色 flag 四色旗四色旗 prism光谱色光谱色 spring summer autumn winter setu.m2、渲染方式：、渲染方式：shading flat 平坦式渲染平坦式渲染shading interp 插补式渲染插补式渲染shading faceted 平坦式加黑色网格线平坦式加黑色网格线3、控制光照效果、控制光照效果 surfl(X,Y,Z,S,

9、K)S用以确定光源的位置，用以确定光源的位置，K是用光方式是用光方式 surfl(X,Y,Z)默认方式默认方式 ts.m六、四维数据的表现六、四维数据的表现 为了实现三维数据的可视化表现，为了实现三维数据的可视化表现，Matlab提供了绘制四维提供了绘制四维切片图函数切片图函数slice。Slice(X,Y,Z,v,xi,yi,zi)其中其中X,Y,Z为使用为使用meshgrid生成的三维数据网格，生成的三维数据网格，v为所绘制为所绘制图形的函数，图形的函数，xi,yi,zi为切片的位置为切片的位置Slice(v,xi,yi,zi)若若X,Y,Z为使用为使用meshgrid生成的生成的mn j

10、 的三维数据网格，则的三维数据网格，则以以1:m为为x 坐标，以坐标，以 1:n为为y 坐标，以坐标，以1:j为为z 坐标，坐标，v为所为所绘制图形的函数，绘制图形的函数，xi,yi,zi为切片的位置为切片的位置 ys.m ys02.m1.5.4 动画动画1、彗星轨迹图、彗星轨迹图Comet(x,y,p)彗长为彗长为p*length(y)的二维彗星轨迹，的二维彗星轨迹，p的默认值为的默认值为0.1Comet3(x,y,z,p)彗长为彗长为p*length(y)的三维彗星轨迹，的三维彗星轨迹，p的默认值为的默认值为0.1 ddqxn.m huixing.m2.影片动画影片动画制作影片动画的步骤：

11、制作影片动画的步骤：M=moviein(n),定义一个定义一个n列的矩阵列的矩阵M，以存，以存储储n 帧画面，每列对应一帧。帧画面，每列对应一帧。M(:,j)=getframe,依次将依次将n帧画面存入矩阵帧画面存入矩阵M，通常用，通常用for循环完成。循环完成。getframe函数可截取每函数可截取每一幅画面信息而形成一个很大的列向量，该向量一幅画面信息而形成一个很大的列向量，该向量可保存到一个变量中，显然，保存可保存到一个变量中，显然，保存 n幅图就需一幅图就需一个大矩阵。个大矩阵。movie(M,k,FPS),将将n帧画面演示帧画面演示k次，每秒次，每秒FPS帧，帧，k默认为一次，默认为

12、一次，FPS默认为默认为12。3.实时动画实时动画Matlab用图形对象的用图形对象的EraseMode属性来实现在属性来实现在保持背景图案的条件下擦除旧对象，显示新对象。保持背景图案的条件下擦除旧对象，显示新对象。EraseMode的属性：的属性：normal 重绘整个显示区重绘整个显示区 none 不作擦除，直接在原图上绘图不作擦除，直接在原图上绘图xor 擦除旧对象的点绘制新对象的点擦除旧对象的点绘制新对象的点background 把旧对象的颜色变为背景色把旧对象的颜色变为背景色 当新对象的属性修改以后，用当新对象的属性修改以后，用drawnow刷新屏幕刷新屏幕Wave1.m wave2.m作业：作业：1、使用、使用plot3绘制三维曲线，绘制三维曲线，t=0:pi/50:10*pi,x=e-t/15 sin(2t),y=e-t/15 cos(2t),z=t2、绘制、绘制peaka函数的函数的4种网线图。种网线图。3、演示、演示p96页的程序页的程序ts.m4、用、用cylinder函数绘制表面图，函数绘制表面图，t=0:pi/20:2*pi,母线母线R=2+sin(t).设置色彩、渲染方式和光照。设置色彩、渲染方式和光照。