别墅三维模型设计

1、别墅的三维图形第 23章创建墙体门、窗的创建屋顶和台阶别墅模型的颜色处理本章小结本章将介绍别墅三维图形的绘制, 以上一章完成的平面图为基础, 创建别墅的三维模型, 并且对其进行一定的渲染操作。23.1 创建墙体从一层平面图和二层平面图中获得封闭的外墙,作为墙体的截面,具体的操作步骤为: (1在 AutoCAD 2004中,选择【文件/新建】菜单项,系统会弹出如图 23.1所示的 【创建新图形】对话框,选择【使用样板】创建新图形,以我们创建的样板为基础。 图 23.1 创建新图形(2由于三维图形不需要标题栏,因此选择标题栏,将其从图形中删除。打开一层平 面图,复制“墙体”层上的图形,粘贴在当前图

2、形中,如图 23.2所示。 图 23.2 粘贴墙体2第 23章 别墅的三维图形 (3我们要建立的三维模型反映建筑的整体效果,因此不对内部结构进行建模,删除 内部的墙体,并且对外部墙体进行整理(闭合门、窗洞口 ,得到如图 23.3所示的图形。 图 23.3 整理整体(4在 AutoCAD 2004中打开二层平面图,复制“墙体”层上的图形,粘贴在当前图形 中,如图 23.4所示。 图 23.4 粘贴二层墙体(5对得到的二层墙体,同样要封闭门、窗洞口,删除内部墙体,完成操作后得到如 图 23.5所示的图形。3 图 23.5 整理二层墙体(1对上一节获得的外墙轮廓线进行复制,然后将得到对象的内部线条删

3、除,仅留下 外部墙线,如图 23.6所示。 图 23.6 获得外墙线(2对二层的外墙轮廓线进行同样的操作,得到如图 23.7所示的结果。4 第 23章 别墅的三维图形图 23.7 获得二层的外墙线(3选择【绘图/边界】菜单项,系统会弹出如图 23.8所示的【边界创建】对话框。 单击拾取点按钮,在所要创建的区域内部单击鼠标左键,按下 Enter 键返回【边界创建】对 话框,单击【确定】按钮完成多段线边界的创建。 图 23.8 【边界创建】对话框(4完成边界创建的操作后我们就在图形中创建了 7个封闭多段线对象,选择【工具 /快速选择】菜单项,系统会弹出如图 23.9所示的【快速选择】对话框。在【对

4、象类型】列 表中选择“多段线” ,其它参数保持不变,单击【确定】按钮,选中所有的多段线对象,使用 MOVE 命令将其移动到右侧,得到如图 23.10所示的结果。5 图 23.9 快速选择的设置 图 23.10 移动多段线的结果(5对一层的墙体进行拉伸。单击“实体”工具栏的“拉伸”按钮,按照命令行的提 示进行操作:当前线框密度 : ISOLINES=4选择对象 : 指定对角点 : 找到 2 个 选择一层墙体的内、外墙线。选择对象 :指定拉伸高度或 路径 (P: 39指定拉伸的倾斜角度 <0>:另外,对外部花池的墙体拉伸 9个图形单位,完成操作后,得到如图 23.11所示的结果。 6第

5、 23章 别墅的三维图形 图 23.11 拉伸墙体的结果(6 使用 EXTRUDE 命令, 与上一步骤同样的操作, 将一层外墙线拉伸 2.5个图形单位, 作为一层顶板,如图 23.12所示。 图 23.12 拉伸一层外墙线(7使用 EXTRUDE 命令,将二层内、外墙线拉伸 30个图形单位,作为二层墙体,如 图 23.13所示。7 图 23.13 拉伸获得二层墙体(8使用 EXTRUDE 命令,将二层外墙线拉伸 2.5个图形单位,作为二层顶板,如图 23.14所示。 图 23.14 拉伸获得二层顶板(9单击“实体编辑”工具栏的“差集”按钮,执行布尔运算差集的操作,按照命令 行的提示进行操作:选

6、择要从中减去的实体或面域 .选择对象 : 找到 1 个 选择外墙线生成的实体。选择对象 :选择要减去的实体或面域 .选择对象 : 找到 1 个 选择外墙线生成的实体。选择对象 :8第 23章 别墅的三维图形完成操作后,得到如图 23.15所示的结果。 图 23.15 布尔运算的结果(10单击“实体编辑”工具栏的“并集”按钮,执行布尔运算的并集操作,按照命令 行的提示进行操作:选择对象 : 找到 1 个 选择上一步骤生成的实体。 选择对象 : 找到 1 个,总计 2 个 选择花池的墙体。选择对象 :完成操作后,将墙体和花池变成一个实体。(11再次执行布尔运算差集的操作,将二层内墙线生成的实体从外

7、墙线生成实体中减 去,获得二层墙体,如图 23.16所示。 图 23.16 生成二层墙体9(12将一层顶板放置在墙体上。单击“修改”工具栏中的“移动”按钮,按照命令行 的提示进行操作:选择对象 : 找到 1 个 选择一层顶板对象。选择对象 :指定基点或位移 : 选择顶板的一个角点,如图 23.17所示。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: '_pan 单击“标准”工具栏的“实时平移”按钮。 >>按 Esc 或 Enter 键退出,或单击右键显示快捷菜单。正在恢复执行 MOVE 命令。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: 拾取墙体上对应位置

8、的角点,如图 23.18所示。 图 23.18 拾取顶板的角点 图 23.19 拾取墙体的角点10第 23章 别墅的三维图形 完成操作后,得到如图 23.20所示的图形。 图 23.20 放置顶板的结果(经过 HIDE 消隐(13使用同样的方法,将二层墙体和顶板放置在一层顶板的上面,完成操作后得到如 图 23.21所示。 图 23.21 完成放置的墙体和顶板在墙体的的适当位置开门、窗洞口,可以使用布尔运算的差集操作,具体操作步骤为:(1在命令行中执行 UCS 命令,按照命令行的提示进行操作:当前 UCS 名称 : *世界 *输入选项 新建 (N/移动 (M/正交 (G/上一个 (P/恢复 (R

9、/保存 (S/删除 (D/应用 (A/?/世界 (W11<世界 >: n指定新 UCS 的原点或 Z 轴 (ZA/三点 (3/对象 (OB/面 (F/视图 (V/X/Y/Z <0,0,0>: 3指定新原点 <0,0,0>: 指定墙体的角点。在正 X 轴范围上指定点 <905,207,0>: 指定墙体与地面交线上的一点,如图 23.22所示。 在 UCS XY 平面的正 Y 轴范围上指定点 <904,208,0>: 指定墙体竖直线上的一点。 图 23.22 拾取墙体与地面交线上的一点完成新建 UCS 的操作后,得到如图 23.23所示的

10、操作。 图 23.23 新建 UCS 的位置(2在命令行中执行 PLAN 命令,按照命令行的提示进行操作:输入选项 当前 UCS(C/UCS(U/世界 (W <当前 UCS>: 直接按下 Enter 键。正在重生成模型。12第 23章 别墅的三维图形 PLAN 命令的作用是显示当前 UCS 的 XY 平面视图,完成操作后得到如图 23.24所示的 结果。 图 23.24 显示当前 UCS 的 XY 平面(3单击“绘图”工具栏的“矩形”按钮,执行 RECTANG 命令,按照命令行的提示 进行操作:指定第一个角点或 倒角 (C/标高 (E/圆角 (F/厚度 (T/宽度 (W: 17.4

11、,8指定另一个角点或 尺寸 (D: 27,18完成操作后,得到如图 23.25所示的图形。这时候,可能你会看不明白各条直线所在的 墙体,这没关系,只要能在图形窗口中清楚地看到绘制的矩形即可。 图 23.25 绘制窗口的边界(4单击“实体”工具栏的“拉伸”命令,拉伸窗户的边界,按照命令行的提示进行13操作:当前线框密度 : ISOLINES=4选择对象 : 找到 1 个 选择窗户的边界多段线。选择对象 :指定拉伸高度或 路径 (P: -4 表示拉伸方向为 Z 轴的负方向。指定拉伸的倾斜角度 <0>:完成操作后,得到如图 23.26所示的结果。 图 23.26 拉伸窗户边界(5单击“实

12、体编辑”工具栏的“差集”按钮,将上一步生成的实体从墙体中减去, 得到如图 23.27所示的结果(窗户和墙体已变为一个对象 。 图 23.27 布尔运算的结果14第 23章 别墅的三维图形 (6按照平面图上的尺寸,在一层墙体上开出外门和西侧的窗洞口,其尺寸分别为 12×25、 9×12,得到如图 23.28所示的结果。 图 23.28 开外门和西侧的窗(7按照平面图的尺寸,在三维实体上开所有的门、窗洞口,需要注意的是,在尺寸 方面,所有的窗距离楼层地面均为 8,窗户的高度为 18(宽度为 9的窗户高度为 12 。完成 操作后,得到如图 23.29所示的结果。 图 23.29

13、开门、窗洞口的结果1523.2 门、窗的创建本节中,我们将要制作门和窗的模型,这样建筑的模型才会比较完善。门的模型由门和门框组成,两者都由拉伸的方法生成,具体的操作步骤为:(1执行 UCS 命令,使用三点法创建新的用户坐标系,其位置如图 23.30所示。 图 23.30 创建新的用户坐标系(2使用 PLAN 命令,显示当前用户坐标系的 XY 平面视图。单击状态栏上的【对象 捕捉】按钮,确保对象捕捉功能处于关闭状态。使用 LINE 命令,在图形中绘制如图 23.31所示的门框和门的截面。 图 23.31 门和门框的截面尺寸16第 23章 别墅的三维图形 (3单击“修改”工具栏上的“修剪”按钮,对

14、截面进行适当的剪切,得到如图 23.32所示的结果。 图 23.32 剪切图形的结果(4选择【绘图/边界】菜单项,在图形窗口中创建门和门框两个多段线对象。单击 “实体”工具栏上的“拉伸”按钮,将门框截面拉伸 2个图形单位,门的截面拉伸 1个图形 单位,如图 23.33所示。 图 23.33 生成门的模型(5单击“修改”工具栏上的“移动”按钮,将门放置到墙体的门洞上,按照命令行 的提示进行操作:选择对象 : 指定对角点 : 找到 2 个 选择门和门框的实体。选择对象 :指定基点或位移 : 选择门框的角点,如图 23.34所示。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: 选择门洞的对应

15、的角点,如图 23.35所示。17 图 23.34 选择门框的角点 图 23.35 选择门洞的角点(6选择【格式/图层】菜单项,在图形中创建一个新图层,命名为“门框” ,使用 14号颜色。使用“图层”工具栏,将门和门框分别转移到“门”和“门框”层中,如图 23.36所示。 图 23.36 改变门和门框的图层18窗和门创建的方法基本一致,都是要创建边框和内部对象。对于窗户来说,需要创建窗 框和玻璃,具体的操作步骤为:(1执行 UCS 命令,使用三点法在图形中创建新的用户坐标系,如图 23.37所示(图 中的窗为一层南侧的窗,大小为 27×18 。 图 23.37 创建新的 UCS(2使

16、用 PLAN 命令,显示当前 UCS 的 XY 平面。打开立面图,在图形中选择组成窗 的直线,选择【编辑/带基点复制】菜单项,然后在当前图形中粘贴,得到如图 23.38所示 的结果。 图 23.38 获得立面图的窗(3执行 TRIM 命令,剪切图形中的几条垂直直线,使内部的窗框形成一个连通的区19域,如图 23.39所示。 图 23.39 剪切垂直直线(4选择【绘图/边界】菜单项,对组成窗户的区域进行操作,并对得到的多段线进 行整理,获得如图 23.40所示的结果。 图 23.40 生成多段线(5单击“修改”工具栏中的“复制”按钮,复制内部玻璃的截面,并将其放置在附 近的位置上,如图 23.4

17、1所示。 图 23.41 复制玻璃截面20 第 23章 别墅的三维图形(6单击“实体”工具栏中的“拉伸”按钮,将上部的多段线拉伸 1个图形单位,下 侧的玻璃截面拉伸 0.2个单位。然后使用布尔运算的差集操作,生成窗框的对象,如图 23.42所示。 图 23.42 生成窗框和玻璃(7选择【格式/图层】菜单项,打开【图层特性管理器】 ,在图形中创建一个新图层, 命名为“玻璃” ,使用 141号颜色。使用“图层”工具栏,将窗框放置在“窗”层中,玻璃放 置在“玻璃”图层中。(8在窗框上放置玻璃。单击“修改”工具栏上的“移动”按钮,将玻璃移动到窗框 上,按照命令行提示进行操作:选择对象 : 指定对角点

18、: 找到 8 个 选择所有的玻璃对象。选择对象 :指定基点或位移 : _mid 于 使用中点捕捉, 选择左上侧玻璃的一条边中点, 如图 23.43所示。 指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: '_pan 必要的情况下可以使用 PAN 命令平移图形 (透明命令 。按 ESC 或 ENTER 键退出,或者单击鼠标右键显示快捷菜单。正在恢复执行 MOVE 命令。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: _mid 于 使用中点捕捉,选择窗框上对应边的中 点,如图 23.44所示。图 23.43 选择玻璃边的中点21 图 23.44 选择窗框边的中点(9单击“修改

19、”工具栏上的“移动”按钮,将窗框和玻璃放置到墙体中的窗洞上, 得到如图 23.45所示的结果。 图 23.45 放置窗户的结果(10使用同样的方法,创建其它窗洞的窗户,完成后得到如图 23.46所示的结果。 22第 23章 别墅的三维图形 图 23.46 完成窗户的图形23.3 屋顶和台阶从平面图中我们可以看出,在二层退层的位置使用了带有坡度的屋顶,本节我们主要介 绍该部分模型的创建。具体的操作步骤为:(1 执行 UCS 命令, 使用三点法在图形中创建一个新的用户坐标系, 其位置如图 23.47所示。 图 23.47 创建新的 UCS(2单击“绘图”工具栏的“直线”按钮,在图形中绘制屋顶的边界

20、线。要在当前 XY23平面上绘制直线,又需要使用对象捕捉的功能,可以使用点过滤器,按照命令行的提示进行 操作:指定第一点 : .xy 指定(.xy 过滤器。于 拾取直线的起点,如图 23.48所示。(需要 Z: 0 指定 Z 轴方向的深度。指定下一点或 放弃 (U: .xy于 _endp 于 使用端点捕捉拾取直线的终点。(需要 Z: 0指定下一点或 放弃 (U:完成操作后,得到如图 23.48所示的图形。 图 23.48 在 XY 平面上绘制直线(3单击“修改”工具栏的“复制”按钮,复制上一步所绘制的直线,按照命令行的 提示进行操作:选择对象 : 找到 1 个 选择上一步骤绘制的直线。选择对象

21、 :指定基点或位移,或者 重复 (M: 选择直线的起点或者中点。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: 拾取被指定为基点的点(与上一次的拾取点一 致,保证复制的对象在原来的位置 。(4单击“绘图”工具栏的“直线”按钮,绘制一条边界直线,按照命令行的提示进 行操作:指定第一点 : .xy于 拾取直线的起点。(需要 Z: 0指定下一点或 放弃 (U: .xy于 拾取直线的终点。24第 23章 别墅的三维图形(需要 Z: 0指定下一点或 放弃 (U:完成操作后,得到如图 23.49所示的直线。 图 23.49 绘制边界直线(5单击“编辑”工具栏上的“延伸”按钮,将复制的屋顶边界线延长

22、。按照命令行 的提示进行操作:当前设置 :投影 =UCS,边 =延伸 选择边界的边 .选择对象 : 找到 1 个 选择上一步骤绘制的直线。 选择对象 :选择要延伸的对象, 或按住 Shift 键选择要修剪的对象, 或 投影 (P/边 (E/放弃 (U: 选择所要延伸的直线。选择要延伸的对象,或按住 Shift 键选择要修剪的对象,或 投影 (P/边 (E/放弃 (U:完成操作后,得到如图 23.50所示的结果。 图 23.50 延伸屋顶边界线25(6使用“图层”工具栏,只保留两条屋顶线(将其放置在新建的“屋顶”层所在 图层的显示,关闭其它的图层。使用 MOVE 命令,将较短的一条屋顶边界线向上

23、移动 20个 单位,如图 23.51所示。 图 23.51 移动屋顶边界线(7单击“绘图”工具栏的“直线”按钮,在图形中绘制两个直角三角形,屋顶边界 线作为直角三角形的斜边,如图 23.52所示。 图 23.52 绘制直角三角形(8选择【修改/拉长】菜单项,对直角三角形的两个斜边进行拉长,按照命令行提 示进行操作:选择对象或 增量 (DE/百分数 (P/全部 (T/动态 (DY: de输入长度增量或 角度 (A <5.00>: 3选择要修改的对象或 放弃 (U: 选择边界直线左侧的部分 (单击的位置决定延长的方向 。 选择要修改的对象或 放弃 (U:完成操作后,得到如图 23.53

24、所示的结果。26 第 23章 别墅的三维图形图 23.53 拉长直线的结果(9单击“修改”工具栏中的“偏移”按钮,将延长后的直线向上分别偏移 1个单位, 然后使用直线连接偏移得到的图形和原来图形, 得到矩形的区域, 作为屋顶的截面, 如图 23.54所示。 图 23.54 获得屋顶截面(10选择【绘图/边界】菜单项,将屋顶的截面转化成多段线,操作完成后,系统将 会提示“ BOUNDARY 已创建 4 个多段线” ,获得 4个多段线对象。(11单击“实体”工具栏的“拉伸”按钮,对上一步获得的 4个多段线对象进行拉伸 操作,各个对象的拉伸高度不同,一定要按照下面的参数进行操作(学习本节之后,请读者

25、 思考为什么要按这样的尺寸操作,有没有其它的方法可用 :小三角形:拉伸-3.6个单位。小矩形:拉伸-41.4个单位。大三角形:拉伸 3.6个单位。大矩形:拉伸 20.4个单位。完成操作后,得到如图 23.55所示的结果。27 图 23.55 拉伸屋顶截面的结果(12单击“修改”工具栏的“移动”命令,按照命令行提示进行操作:选择对象 : 指定对角点 : 找到 2 个 选择小三角形和矩形拉伸得到的对象。选择对象 :指定基点或位移 : 随意选择对象上的一点。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: 0,-20,0按下 Enter 键再次执行 MOVE 命令,按照命令行的提示进行操作:选

26、择对象 : 指定对角点 : 找到 2 个 选择大三角形和矩形拉伸得到的对象。选择对象 :指定基点或位移 : 随意选择对象上的一点。指定位移的第二点或 <用第一点作位移 >: 0,0,-61.8完成操作后,得到如图 23.56所示的图形。 图 23.56 移动图形的结果(13使用“图层”工具栏,将两个三角形拉伸得到的对象转移到“墙体”层中。单击 28第 23章 别墅的三维图形 “实体编辑”工具栏的“并集”按钮,使用布尔运算将两个矩形拉伸得到的对象合并成一个 对象,完成后得到如图 23.57所示的图形。 图 23.57 布尔运算的结果(14使用“图层”工具栏,打开“墙体” 、 “窗”

27、、 “玻璃” 、 “门”和“门框”等图层的 显示, 将上一步骤生成的屋顶和部分墙体移动到适当的位置上, 完成屋顶的创建, 如图 23.58所示。 图 23.58 完成的屋顶(15 执行 UCS 命令, 使用三点法创建一个新的用户坐标系, 其位置如图 23.59所示 (注 意 X 轴为红色, Y 轴为绿色, Z 轴为蓝色 。29 图 23.59 创建新的 UCS(16使用“图层”工具栏关闭其它图层的显示,执行 PLAN 命令,在图形窗口中显示 当前 UCS 的 XY 平面。单击“绘图”工具栏的“矩形”按钮,在图形中绘制一个大小为 72×9的矩形(其左下角点为坐标系原点 ,然后选择【修改

28、/分解】菜单项,将矩形分解成直 线。(17使用 LINE 命令,在矩形中绘制几条间距为 1.8的水平直线,如图 23.60所示。 图 23.60 绘制水平直线(18单击“修改”工具栏中的“偏移”按钮,将矩形左侧的垂直直线向右偏移得到 4条直线,各条直线间的间距为 2.5,如图 23.61所示。 图 23.61 偏移直线的结果30第 23章 别墅的三维图形 (19使用 TRIM 命令对图形进行适当的剪切操作,获得台阶的形状,如图 23.62所示。 当然,绘制楼梯和台阶的方法很多,使用多重复制和阵列可能会更快,读者可以根据自己的 习惯选择。 图 23.62 完成的台阶截面(20选择【绘图/边界】菜

29、单项,根据台阶的图形获得台阶的截面。单击“实体”工 具栏的“拉伸”按钮,将台阶的截面拉伸-25个图形单位,得到如图 23.62所示的结果。 图 23.62 完成拉伸的台阶(21使用“图层”工具栏,打开其它图层的显示。单击“修改”工具栏中的“移动” 按钮,将台阶对象沿 Z 轴正方向移动 9.5个图形单位,得到如图 23.63所示的结果。 图 23.63 完成台阶的移动31(22现在,我们才发现,由于开始时未考虑到台阶的位置,门的位置太低了,以至于 有一半被台阶遮住了!没关系,我们使用下面的方法进行补救。使用“图层”工具栏,关闭 “楼梯” 、 “门”和“门框”层的显示。(23执行 UCS 命令,使

30、用三点法在图形中创建新的用户坐标系,如图 23.64所示, 图 23.64 在门洞上创建 UCS(24单击“实体”工具栏上的“长方体”按钮,按照命令行的提示进行操作:指定长方体的角点或 中心点 (CE <0,0,0>:指定角点或 立方体 (C/长度 (L: 12,4,9然后使用布尔运算的差集操作,将新生成的长方体从墙体中减去,完成操作后,得到如 图 23.65所示的图形。 图 23.65 布尔运算的结果(24使用“图层”工具栏,打开“门”和“门框”层的显示,将门和门框的对象也沿 Y 轴正方向移动 9个单位,得到如图 23.66所示的结果。32 第 23章 别墅的三维图形图 23.6

31、6 移动门和门框23.4 别墅模型的颜色处理一般来说,颜色处理包括三个方面的内容:消隐、着色和渲染。消隐的图形在前面的插 图中我们已经给出,本节主要介绍别墅模型的着色和渲染。为了保持实例的可讲解性,我们仍然使用步骤式的操作,使读者在操作过程中学习各种 着色方法的使用。具体的操作步骤为:(1对于上节完成的三维模型,直接单击“着色”工具栏中的“体着色”按钮,得到 如图 23.67所示的结果。 图 23.67 直接着色的结果33现在你明白了吧!着色是以当前图层的颜色为基础进行,前面建模过程中为保证颜色的 可区分性,我们使用了蓝色作为墙体的颜色,现在的效果很差。(2选择【格式/图层】菜单项,打开【图层特性管理器】 ,在其中对“玻璃” 、 “窗” 、 “墙体” 、 “楼梯” 、 “门”和“门框”层的颜色进行修改。 AutoCAD 2004中新增了真彩色和 配色系统的支持,你可以自行调制颜色,如图 23.68所示。 图 23.68 使用配色系统选择颜色的过程不再介绍,最终我们为上述的几个图层制定适当的颜色,如图 23.69所 示。