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1、第13章 三维图形,在很多场合，二维图形远远满足不了用户的需求，为了可以呈现更加形象和逼真的三维图形，MATLAB7.0提供了丰富的三维绘图函数。虽然三维绘图可以看成二维绘图的拓展，一些绘制函数调用格式十分相似，很多图形绘制和设置函数也可以二、三维通用，但是三维图形仍有其特殊之处，例如需要进行二维图形所没有的视角、光照及透明度的设置。本节主要结合以用户常用的三维曲线、网格和曲面图为重点讲解，介绍这些三维图形的绘制方法，以及如何设置使图形达到更好的效果。,13.1 三维图形绘制,本节主要介绍基本三维图形的绘制方法，主要介绍p以及lot3、mesh、surf三个三维绘图函数的调用方法。,13.1.
2、1 基本绘制函数-plot3函数,和二维绘制函数plot相对应，plot3函数是曲线绘制函数在三维空间中的扩展，两者的区别是plot3增加了第三维的参数。plot3函数的常用调用格式为：plot(X,Y,Z,s)。 X、Y和Z是同维向量时，分别以X、Y和Z的元素为x、y和z轴坐标。 X、Y和Z是同维矩阵时，分别以X、Y和Z的对应列元素为x、y和z轴坐标，曲线条数等于矩阵的列数。,13.1.2 绘制三维网格-mesh函数,网格图形是指连接相邻数据点形成的网状曲面，数据点是x-y平面的矩形网格上点的z轴坐标值。网格图的绘制步骤如下： （1）在x-y平面上指定一个矩形区域，采用与坐标轴平行的直线进行
3、分格； （2）计算矩形网格点的z轴坐标值，得到三维空间的数据点； （3）利用以上得到的数据点，将x-z平面或者y-z平面内，以及平行平面内的数据点连接，形成网格图。,13.1.3 绘制三维曲面-surf函数,曲面图是把网格图表面的网格围成的片状区域用不同的色彩填充，而形成的彩色表面。除了网格空档被色彩填充之外，曲面图与网格图外观是一样的，但是前者更具立体感。MATLAB中的surf函数专门用于绘制三维着色曲面图，其调用格式和对数据准备的要求与13.1.2节的mesh函数相同，仍以中的图形为例，如果用户用surf函数代替mesh函数来绘制，结果如图,13.2 三维图形编辑,在三维图形概貌绘制完成
4、后，用户需要对图形进行编辑，以增强图形的表现力和易读性。由于三维图形立体显示和多维视角的特殊性，有的时候不能一次性地直观表达需要表达的信息，这时，色彩、光照和视角的设置可以提供附加维数的信息。所以对三维图形的编辑比二维图形更加必要。,13.2.1 色彩处理,对于复杂的图形，图形的表现力与色彩使用紧密相关，仅仅使用几种常用的固定色彩是远远达不到要求的，故MATLAB提供了一种RGB调制色彩标准，即MATLAB中所有线条的色彩都是可以通过RGB调和出来的单色。RGB就是3原色-红色（R）、绿色（G）、蓝色（B），按照不同比例调和在一起，形成新的色彩。,13.2.2 光源设置,为了三维图形的形象逼真
5、，除了在色彩方面提供精细的设置函数外，MATLAB还考虑到了图形的环境光源设置。常用的光源设置函数有光照设置函数light和模式设置函数lighting。光照设置函数light功能是设置光源，其调用格式为：light(color,option1,position,option2,sytle,option3)，其中： color：光源色彩； position：光线传输的方向； style：光源类型，无限远（infinite默认值）或本地（local）。,13.2.3 视角控制,用户使用三维图形来表示数据的特性和内在联系，目的在于得到形象的显示，以及获得最佳的视觉效果。在观察三维图形时，为了便于用
6、户得到图形的最佳表现效果，MATLAB给用户提供了可以设置用户观察视角的函数指令view和rotate。 view函数的调用格式和具体功能如下。 view(az,el)或view(az,el)：az代表方位角（Azimuth），el代表俯视角（Elevation），调用此种格式的函数是通过用户视点和z轴的平面设为m面，m面与x-y面相交，交线与负y轴交角为方位角“az”；m面上连接视点与坐标原点的直线与x-y面的夹角为俯视角“el”，两个角度的单位都是“度”。此调用格式的view函数功能是设置三维图形观察点的方位角。 view(x,y,z)：在直角坐标中设置视角的坐标为（x,y,z）。 view(2)、view(3)：分别使用MATLAB 7.0中默认的二维视角设置（az=0，el=90）和三维视角设置（az=-37.5，el=30）。,13.3 高维可视化,用户通过z=z(x,y)的确定或者不确定的函数对应关系来表现三维图形，此时的两个自变量是二维的。如果遇到自变量个数为3个的时候，自变量的定义域即为三维空间，图形的根对象，即机器屏幕，一般只能显示3维的空间变量关系，对于作为第4维的函数值变量，就显得无能为力。针对这个问题，MATLAB提供给用户一种表现4维空间的方式，即使用色彩。这种方式需要用户调用slice函数来显示“切片”图。slice函数的调用格式和具体功能如下。,