Thema: HiCAD 3D

Kanten- und Flächenmodell

Bei der Darstellung von 3D-Teilen unterscheidet HiCAD zwischen Kantenmodell und Flächenmodell.

Das Kantenmodell
Hier werden die Bauteilkanten dargestellt; dies entspricht den Normen des technischen Zeichnens. Kanten können durch verschiedene Einstellungen ausgeblendet und/oder sichtbar hervorgehoben werden, um das Konstruieren zu erleichtern. Dies betrifft beispielsweise verdeckte Kanten (automatischer Hidden- line-Algorithmus), Lichtkanten (Kanten, die den Umriss eines Teiles bilden), Mantelkanten, tangentiale Übergänge usw.

Das Flächenmodell
Beim Flächenmodell werden die Flächen der konstruierten Teile farbig dargestellt, um die räumliche Anschauung bei der Konstruktion zu unterstützen. Die Darstellung ist dabei abhängig von der Farbgebung und von der Beleuchtung. In der Realität wird der optische Eindruck eines Gegenstandes von einer Vielzahl von Merkmalen bestimmt, die sich auch in aufwendigen Berechnungen kaum erfassen lassen (näherungsweise leistet dies das Tool Gamma Ray). Es werden daher für das Schattierungsverfahren, auch Rendering genannt, eine Reihe von Annahmen gemacht, die sowohl die Handhabung vereinfachen als auch die Berechnung beschleunigen.

Aufsteckgetriebe

Shredder

Ölpumpe - Explosionsdarstellung

Wintergarten

Flächenfarbe
Die Farbe einer Fläche ist eine Eigenschaft der Fläche allein, d.h. das Licht wird als "farblos" angenommen. Abhängig von der Grafikausgabe steht nur eine begrenzte Anzahl verschiedener Farben zur Verfügung, die als Farbtabelle bezeichnet wird. Die Farbe wird der Fläche als Nummer zugeordnet, ihre Mischung aus den Grundfarben rot, grün, und blau kann variiert werden.

Helligkeit
Die Helligkeit einer Fläche ist abhängig von der Beleuchtung und ihren Oberflächeneigenschaften. Für die Beleuchtung sind folgende Modelle vorgesehen:

• eine Lichtquelle mit parallelen Lichtstrahlen unendlicher Reichweite aus beliebiger Richtung oder
• mehrere punktförmige Lichtquellen mit verschiedenen Reichweiten, Öffnungswinkeln und Positionen.

Die Oberfläche wird als eben angenommen, d.h. gekrümmte Flächen werden intern durch eine Folge ebener Flächen angenähert. Die optischen Eigenschaften (Absorption, Reflexion usw.) werden für alle Flächen als gleich angenommen und durch die so genannten Beleuchtungsparameter ausgedrückt. Demzufolge setzt sich die Helligkeit aus drei Beiträgen zusammen.

• Umgebungshelligkeit (ambient): Dieser Beitrag ist konstant und unabhängig von der Lage und Orientierung einer Fläche. Dieses ist z.B. der einzige Beitrag auf der unbeleuchteten Seite eines Körpers.
• Helligkeit aus diffuser Reflexion: Dieser Beitrag ist abhängig von der Orientierung der Fläche zur Lichtquelle. Er ist maximal, sofern die Fläche senkrecht beschienen wird und verschwindet, wenn die Fläche der Lichtquelle abgewandt ist.
• Helligkeit aus spiegelnder Reflexion: Dieser Beitrag ist abhängig von der Orientierung der Fläche zur Lichtquelle und zum Betrachter. Er ist maximal, wenn das Licht direkt zum Betrachter reflektiert wird. Hierdurch entstehen Glanzflecken auf gekrümmten Flächen.

Transparenz
Wird ein Teil als transparent angelegt (Schicht=40), so werden seine Flächen nur "lückenhaft" gefüllt. Dadurch scheinen darunter liegende Flächen durch.

Schattierungsart
Um Helligkeitsberechnungen zu beschleunigen, werden verschiedene Schattierungsarten angeboten:

• Flat
  Die Helligkeit wird für jede (ebene) Fläche nur an einem Punkt berechnet und dann auf alle übrigen übertragen. Diese Berechnung ist schnell, erzeugt aber keine Nuancierungen innerhalb einer Fläche.
• Gouraud
  Die Helligkeit wird an jedem Flächeneckpunkt berechnet und dazwischen interpoliert. Durch die Abschattierung innerhalb einer Fläche werden Übergänge zwischen schwach zueinander geneigten Flächen verwischt, d.h. "Verrundungen" erreicht.

Darstellung von Ansichten (3D) • Ansichtsfunktionen (3D)  • Farbe und Beleuchtung (3D)