MATLAB тағы үшөлшемді графиканың галерея құрамасы

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 23 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

Қазақ ұлттық техникалық университеті

Техникалық кибернетика кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Үш өлшемді графиканың галереясы

Оқытушы Доцент

Муртазина Ә. Ө

Студент Асқаров М. А

Мамандығы 050704

Тобы КСУ-04-1қ

Алматы 2006

Мазмұны

Кіріспе3

MATLAB жүйесінің пайда болу тарихы4

MATLAB жүйесіндегі графиканың ерекшеліктері. 4

Үш өлшемді графиканың галереясы5

Үш өлшемді графика7

Қорытынды32

Кіріспе . . . 3

Тарихы . . . 4

Ерекшеліктері . . . 4

Графиканың галереясы . . . 5

Үш өлшемді графиканың қасиеттері . . . 7

М-файл . . . 24

Структурасы . . . 25

Қорытынды . . . 30

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі . . . 31

Кіріспе

Мұнда тағы да үш өлшемді графиканың галереясы туралы айтылады, яғни үш өлшемді графиканың функциялары, қасиеттері, құрылымдары туралы айтылады. Барлық функциялары қамтылған, сонымен қатар қосымша қасиеттері қарастырылған.

MATLAB жүйесінің пайда болу тарихы

MATLAB жүйесінің 70-дың аяғында Молердың көмегімен құрылған болатын және ЭВМ 70 дары-ақ кең ауқымда қолданыла бастады. 80 жылдардың басында (John Little) MathWorks фирмасының мүшесі Джон Литл IBM PC, VAX және Macintosh компьютер үшін PC MATLAB жүйесін ойлап шығарды. Кейін бара жаңа версиялары Sun жұмыс станциясы үшін арналған, компьютер UNIX операциялық жүйесімен және көптеген бөлек типтердің және кіші ЭВМ. Қазір оннан аса танымал комьпютер платформалары MATLAB жүйесінде жұмыс істейді. Бұл жүйенің кең ауқымда ашылғаннан бері бүкіл әлем мектептері математика, бағдарламалау тіліндеде қолданылады. Енді жаңадан - MATLAB 6 версиясы ашылды. Бұл жүйенің бастапқы мақсаты математикалық есептерді өте қарапайым тәсілмен шешу. MATLAB мүмкіндігі өте кең және жүйенің орындау жылдамдығы өзінің конкуреттерінен салыстыруға келмейді. Бұл жүйенің кез-келген білім аумағында қолданылады және техникада. Мысалы механикалық бөлшектерді моделдеу математикалық өте кең қолданылды және жүйе, және динамикада, гидродинамикада, аэродинамикада, акустикада, энергетикада қолданылады және т. б. MATLAB жүйесінде арнайы электротехникада және радиотехникада, суреттерді өңдеу, нейрондық сетьтердің реализациясында, жаңа білім және техника саласында қолданылады. MATLAB жүйесін кеңейтуге әлемнің дүркін мектептері мен және оны басқаратын орынбасарлар және университет оқытушылары ат салысты. Басты жүйенің қызметі оның ашықтығы және кеңейтілуі. Көптеген команда және жүйе функциясы текстік m-файлдарында құрылған және Си тіл файлында. Қолданушыға жеке файлдарды құруға мүмкіндігі туады.

MATLAB жүйесіндегі графиканың ерекшеліктері.

MATLAB 4. 0 версиясынан бастай отырып, бірінші рет Windows та тексерілген, жүйесі MATLAB графика ортасы түбірімен толығымен жаңартылды. MATLAB 6 жаңа версиясында негізгі жаңа жақсы жақтары көрсетілген:

графикалық интерфейс терезесі өте түбірімен жаңартылған;
жаңа панел құралы Camera енгізілген, яғни обьект көрініс шартын өзгерту үшін;
графиканың форматтау жүйесі енгізілген;
Графиканың жеке терезесі құрылуын қамтамасыз етіледі;
Графиканың бірнеше терезесі енуін қамтамасыз етіледі;
Терезесін экран бойынша қозғалуын және олардың өлшемдері өзгертілуі қамтамасыз етіледі;
Графикалық терезесінің ішінде графиканың қозғалуы қамтамасыз етіледі;
әртүрлі координата жүйесінің және осьтердің құрылуы;
сапалық графиканың болуы;
өте ауқымда түстердің қолдануы;
өте жеңіл графикалық елес-атрибут орнатылуы;
үш өлшемді гарафиканың өте жеңіл әдісімен және жазықтыққа проекциясын соғу өте оңай;
Түстердің өте кең ауқымда қоолданылуы;
Анимациялық эфекттердің қолданылуы;

Графика түсінігімен тығыз байланысты болғандықтан графикалық обьект байланысты, оның анық құрылымы болады. Көптеген жағдайларда обьект туралы ұмытып кетуі мүмкін, егерде біз бағдараламалық обьектпен айналыспасақ графикалық есеп. Бұл, көптеген командалар жоғары дәрежелеі графикамен байланысқан, автоматты түрде графикалық обьекттердің құрылымдардың орнатады және графикаларды координат жүйелерінде түрлі қызметтермен қамтамасыз етеді, яғни палитра түсін, масштабын және т. б.

Есептің төмен деңгейде шешімін программист дескриптор графикасын (Handle Graphics) қолданылады, яғни әрбір графикалық обьект үшін сәйкес ерекше сипаттама-дескриптор қолданылады, графикалық обьект қолданғанда сілтеу қолданылады. Дескрипторлық графика обьект визуалды бағдарлау обьекттер қолданушы интерфейс қамтамасыз етуін - басқарушы батырма, текстік панелдер және т. б. Дескрипторлық графика командалары жоғары дәрежелі графикада қолданылады, мысалы осьтерді жою, түстердің өзгеруі және т. б. Мұндай кең ауқымды графикасы MATLAB жүйе ортасында графиканы өте тамаша етіп шығарады компьютерлік математика жүйесінде (КМЖ) . Бірақ графикалық командалардың қарамастан, олардың синтаксистері өте жеңіл және бірінші қолданушыларғада өте ыңғайлы болып табылады. Біз бірінші бір айнымалы бар функцияны, содан кейін үшөлшемді графиканы, арнайы, анимауиялық және дескрипторлық қарастырамыз.

Үш өлшемді графиканың галереясы

Үшөлшемді графиканың қызметтерімен танысқанда және қолданушы интерфейс MATLAB галереясы құру графикалық программ профециональды қолдану. Бұларға доступ тек демонтрация режимі арқылыенуге болады(команда Examples and Demos менюінде Help команда терезесі MATLAB) .

Фугиралармен және файлдармен галерея ұсынған және тізімдері 7, 1 кестесінде көрсетілген.

Таблица 7. 1 MATLAB тағы үшөлшемді графиканың галерея құрамасы.

Мұнда назар аударған жөн, бір кездерде файл есімі галереяда фигура есімімен сәйкес келмейді. Төменде бірнеше мысал келтірілген, MATLAB жүйесіндегі дескрипторлық графиакның мақсаттарын ұсынады. Kleinl командасы Мебиуса ауқымды графикалық лентаны бір прокпутасын құрады. Бұл график жақсы қрады және біртүсті, түстің түсу бұрышын қамтамасыз етеді, графиканың жоғары сол жақ бұрышына және түс эфектерін шағылуын қолданылады. cruller командасы Мебиуса ауқымды графикалық лентаны екі прокпутасын құрады. Сақталған сызық каркас фигурасын қарапайым функцияналды бояуын қолданылады. Тағы бір команда-modes-анимациялық фазаның бетін соғылуын құрады. Ол 12 фигураны генерит етеді, әртүрлі уақыт моменттерінде кеңістікте беткі қабатын шағылуын көрсетеді. Бұл көрсетілген программа MATLAB үшөлшемді графиканың жүйесін ұсынады. Команда type name, мұндағы name - аты сәйкес командаларымен, толық программа парағын қайтарады.

Үш өлшемді графика

MatLab жүйесінде үш өлшемді графиканы құру үшін бірнеше команда мен функция қарастырылған. Z-массив элементтерінің cандық мәні жазықтықтағы нүктелер ретінде қарастырылады, x және y координаталары арқылы анықталады. Бұл нүктелерді қосудың бірнеше түрлері бар. Соның бірі - үш өлшемді кеңістікте бір тізбекті салу немесе сызықты сеченияда салу (plot3 функция), екіншісі - ргафиктің беткі қабатын салу (mesh және surf) . Беткі қабатын mesh функциясы арқылы салу бұл сеткалы қабат, ал ұяшықтың түсі фоннын түсіндей болады және олардың шекарасының түсі EdgeColor арқылы анықталады. Функцияның беткі қабаты surf функциясы арқылы салу бұл тегіс қабат, яғни бұл арқылы шекара түсін ғана емес, сонымен қатар ұяшық түсін де бар.

Үш өлшемді кеңістікте сызықтар мен нүктелерді салу

Plot3(x, y, z)

Plot3(x1, y1, z1, LineSpec1, x2, y2, z2LineSpec2, …)

Plot3(…, ’PropertyName’, PropertyValue, …)

h=Plot3(…)

Сипаттама

Plot3 командасы Plot( . . . ) функциясының аналогы болып табылады. Команда Plot3(x, y, z) мұндағы x, y, z - бірдей екі өлшемді массив әрбір аған үшін x(i:, ), y(i:, ), z(i:, ) координат нүктелері арқылы түзу сызықтармен жалғасады.

Команда Plot3(x1, y1, z1, LineSpec1, x2, y2, z2LineSpec2, …) функциясы арқылы графиканы выделить етіп, үш өлшеді символдан тұратын, яғни сол графиканы сызық түсі, нүкте маркерін және жолдық айнымалылыны LineSpec маркерімен бояуға болады.

Егер сызық түсі белгіленбеген болса, онда ол үндеместен алты түстін

Бір түсін, яғни сарыдан көкке дейін, цикл бойынша қайталанады.

Команда Plot3(…, ’PropertyName’, PropertyValue, …) Line обьектісі графикасына мәндер беруге болады, сәйкес салынған графикаға.

function z=nnn(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-2:0. 1:2] ) ;

z=x. *exp(-x. ^2-y. ^2) ;

plot3(x, y, z)

Тік бұрышты сетканы құрылуы

[X, Y] =meshgrid(x, y)

[X, Y] =meshgrid(x)

[X, Y, Z] =meshgrid(x, y, z)

Сипаттама

Функция [X, Y, Z] =meshgrid(x, y, z) x-y жазықтықта екі өлшемді массивті сет- ка ретінде құрады, x, y бір өлшемді массивтер X, Y арқылы анықталады. X массивінің жолдары х векторның көшірмесі болып табылады, ал бағандары- y векторының көшірмесі.

[X, Y] =meshgrid(x) функциясы [X, Y] = meshgrid (x, х) қысқартылған түрі болып табылады.

[X, Y, Z] =meshgrid(x, y, z) функциясы үш өлшемді сетканы құрады үш айнымалы функцияны есептеу үшін.

Meshgrid функциясы ndgrid функциясының аналогы болып табылады, Б бірақ ескертетін жайт, бұлардың бірінші екі аргументінде айырмашылық бар, яғни [X, Y, Z] =meshgrid(x, y, z) функциясы дәл сол [x, y, z] =ndgrid(y, x, z) . Сондықтан meshgrid функциясы декарттық есептерді шешкен ыңғайлы, ал ndgrid функциясы - көп өлшемді есептер үшін. Meshgrid функциясы тек бір өлшемді және үш өлшемді сеткаларды құрастыру үшін.

function z=mmm(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-8:0. 1:8] ) ;

r=sqrt(x. ^2+y. ^2) +eps;

z=sin(r) . /r;

mesh(x, y, z)

mesh(X, Y, Z, C) meshc(X, Y, Z, C) meshz(X, Y, Z, C)

mesh(Z, C) meshc(Z, C) meshz(Z, C)

mesh(Z) meshc(Z) meshz(Z)

h=mesh(…) h=meshc(…) h=meshz(…)

Сипаттама

mesh(X, Y, Z, C) командасы экранға сеткалы бетті массив мәнін қайтарады. X және Y массивтер жиындар мәндері арқылы ашылады. Узл беттерінің түстері C массиві арқылы анықталады. Қабырғаларының түсі EdgeColor арқылы анықталады. Барлық қабырғалары үшін бірдей бірдей түс беруге болды, яғни [r b g] вектор түрінде анықталады олар қызыл, жасыл, көк. Егер спецификациясын none түрінде анықталса, онда қабырғалары боялмайды, егер спецификациясын flat түрінде аннықталса, онда қабырғаларының түсі бастапқы узлдарының түсіндей болып қалады.

mesh(Z, C) командасы дәл сол операцияны орындайды, бірақ сонымен қатар осьтері x, y отчеттері X=1:n, Y=1:m қолданылады. [m, n] =size(z)

Команда mesh(Z) беткі қабаттарының шығарады, алдында айтылғандай, массив түсі ретінде С=Z қолданылады, яғни түсі бұл жағдайда бетіне пропорционал.

Функция ретінде h=mesh(…) Surface обьектісінің дескрипторын

қайтарады. meshc(…) команда тобы үш өлшеді қабатында сызықтардың проекциясын құрайды.

meshz(Z) команда тобы қосымша үш өлшемді бетінде жазықтықты 0-дік деңгейде құрады, беткі қабатын жаба, осы беткі қабаттын төменгі жағымен жалғайды.

h=meshc(…) h=meshz(…) функциясы h дескрипторының Surface графикалық обьектісін қайтару үшін.

function z=bbb(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-8:0. 1:8] ) ;

z=x. *exp(-x. ^2-y. ^2) ;

meshc(x, y, z)

function z=vvv(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-8:0. 1:8] ) ;

z=x. *exp(-x. ^2-y. ^2) ;

meshz(x, y, z)

Көрінбейтін сызықтарды жою

Hiddeh on

hidden off

hidden

Сипатама

Команда hidden on көрінбейтін сызықтарды жою режимді қосады. Бұл режим үндеместен қосылады.

Команда hidden off көрінбейтін сызықтарды жою режимін өшіру.

Команда hidden бір режимнен басқа режимге өтуді қамтамасыз етеді.

Үш өлшемді біртұтас бет

Синтаксис

Surf(X, Y, Z, C) Surfc(X, Y, Z, C)

Surf(Z, C) Surfc(Z, C)

Surf(Z) Surfc(Z)

h=Surf(…) h=Surfc(…)

Сипаттама

Surf(X, Y, Z, C) командасы экранға беткі қабаты тегіс қабырғалары С массивінің мәндерін қайтарады, X және Y массивтер жиын мәндерімен анықталады. Ұяшық түстері С массивтермен анықталады. Қабырғаларының түсі-қара, EdgeCcolor құрылысымен анықталады. Сонымен қатар барлық қабырғалары үшын бірдей түс беруге болады. [r b g] вектор түрінде анықтаса, онда түстері -қызыл, жасыл, көк. Егер спецификациясын none, онда қабырғалары боялмайды.

Команда Surf(Z, C) сол операцияны орындайды, сонымен, қатар X, Y осьтері X=1:n, Y=1:m, отчеттері [m, n] =size (z) қолданылады.

Команда Surf(Z) беткі қабатын қайтарады, түсі ретінде С=Z массиві қолданылады.

Surfc(…) команда тобы қосымша үш өлшемді кеңістікте сызықтардың проекциясын салады.

Функция h=Surf (…) h=Surfc(…) Surface графикалық обьекті үшін h дескрипторын қайтарады.

function z=ccc(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-8:0. 1:8] ) ;

z=x. *exp(-x. ^2-y. ^2) ;

surf(x, y, z)

Беткі қабаттың боялуы

Синтаксис

Shading interp

Shading flat

Shading faceted

Cипаттама

Shading команда группасы графикалық обьектілердің бояумен қамтамасыз етеді.

Команда Shading faceted графикалық обьектілерді біртекті бояу яңни тегіс қара түспен қырларын бояу. Мұндай беткі қабатын бояу ыңғайлы болып табылады.

Ал команда Shading flat әрбір ұяшыққа немесе қырларына анықталатын түспен, бояуды қолданылады, әрбір сетканың узлдарыныа байланысты.

Команда Shading interp әрбір ұяшыққа немесе қырларына түстерді орнатады.

function z=xxx(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-3:1/8:3] ) ;

z=peaks(x, y) ;

h=surfl(x, y, z) ;

shading interp, colormap(gray)

Жарықты басқару

brighten(beta)

brighten(h, beta)

newmap=brighten(beta)

newmap=brighten(cmap, beta)

Cипаттама

Brighten команда тобы жарық палитрасын басқаруға мүмкіндігі мол. Команда brighten(beta) соңғы палитраны қайтарады (0<beta<1) өте жарық немесе (-1<beta<0) өте қараңғылау, сонымен қатар түсті сақталады. Екі командалар brighten(beta) және brighten(-beta) жарық палитрасы қалпына келтіреді.

Команда brighten(h, beta) жарық палитрасын өзгертеді newmap= brighten (beta) функциясы жаңа палитра матрицасын қайтарады, сонымен қатар соңғы палитрасын қайтарады.

newmap=brighten(cmap, beta) функциясы жаңа палитра матрицасын құрайды, cmap палитрасынан алынған, бірақ соңғы палитрасынөзгертпейді.

Біртұтас беттін жарықтығы

Surfl(Z)

Surfl(X, Y, Z)

Surfl(…, S)

Surfl(…, S, K)

h=Surfl(…)

Surfl(…, ’light’)

h=Surfl(…, ’light’)

Сипаттама

Surfl(…) графикалық командасы экранға беткі қабатының шағылысын және айнаның эфектісін қайтарады.

Команда Surfl(Z), Surfl(X, Y, Z) үш өлшемді бетті қарастырады, X, Y, Z массив элементтері беттің координатасын қайтарады.

Surfl(…, S) командасы жарық бағытын көрсетеді S=[Sx, Sy, Sz] вектор көмегімен декартық координаттарда және сфералық координата S=[az, elev] . Үндеместен жарық көзі 45˚ сағат тіліне қарама-қарсы соңғы көрініс бағытына қатысты. Үндеместен соңғы көрініс бағытының азимуты azһ-37, 5˚ және elev=30˚

Surfl(…, S, K) команда шағылу параметрлерін басқарады және айналық эффект, k=[ka, kd, ks, shine] вектор қолдана ka-шағылған жарықтын эффектісі, kd-диффузиялық шағылу, ks-айналық шағылу және айналық көркемділік shinе. Үндеместен оның мәндері [0. 55 0. 6 0. 4 10]

Surfl(X, Y, Z) команда параметрлерінің мәндері үндеместен қолданылады.

function z=zzz(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-3:1/8:3] ) ;

z=peaks(x, y) ;

h=surfl(x, y, z) ;

Ленталық бет

Ribbon(Y)

Ribbon(X, Y)

Ribbon(X, Y, <ширина>)

h=Ribbon(…)

Сипаттама

Ribbon(Y) rкомандасы Y массивінің бағандарын ленталық түрде үш өлшемді кеңістікті қайтарады, X массив вектор түрінде X=1:size(Y, 1) қайтарады.

Ribbon(X, Y) командасы Y массивінің бағандарын ленталық түрде үш өлшемді кеңістікті қайтарады, X массивінің мәндерін есептей; X жәнеY массивінің өлшемдері сәйкес келуі керек.

Ribbon(X, Y, <ширина>) командасы ленталық еніні беруге болады, үндеместен оның мәні 0, 75 тең.

function z=kkk(x, y) ;

[x, y] =meshgrid(-8:0. 5:8) ;

z=peaks(x, y) ;

ribbon(y, z) ;

colormap pink

Секторлық диаграмма

Pie3(x)

Pie3(x, v)

H=Pie3(…)

Сипатталуы

Pie3(x) командасы векторының элементтерін сектор ретінде қайтарады.

Pie3(x, v) мұнда v-логикалық вектор, 0 және 1 мәндерден тұрады, диаграмманың секторның ығыстырады, егер мәні 1-ге тең болса, онда бізге қажет бөлігін ығыстырады.

h=Pie3(…) функциясы векторын h дескрипторын қайтарады.

function z=jjj(x, y) ;

x=[5 4 7 9 6] ;

y=[0 0 0 1 0] ;

pie3(x, y)

Нүктелердің кеңістікте траектория бойынша қозғалысы

Comet3(Z)

Comet3(X, Y, Z)

Comet3(X, Y, Z, p)

Сипаттама

Comet3(Z) командасы нүктелердің траектория бойынша қозғалысын салады.

Comet3(X, Y, Z) нүктлердің қозғалысын траектория бойынша салады, X және Y массивтердің бойынша анықталады.

Comet3(X, Y, Z) командасы кометаның сыртқы ұзындығын p*length(z) параметрінің көмегімен анықталады, үндеместен 0, 1 ге тең

function z=hhh(t) ;

t=(0:pi/5000:5*pi) ;

comet3(cos(t), sin(t), t)

Үш өлшемді бет

waterfall(Z)

waterfall(X, Y, Z)

waterfall(…, C)

h=waterfall(…)

Cипаттама

waterfall(Z) командасы массивінің мәндерін қабатын тұрғызады. X=1:SIZE(Z, 1), Y=1:SIZE(Z, 1) жиындарымен анықталатын mesh командасына аналогы болып табылады. Z массивы палитра түсін беруге болады.

waterfall(X, Y, Z) командасы Z массивының мәндерін беткі қабатын тұрғызады, X, Y массиві екі өлшемді жиындарымен анықталады. Егер массив бір өлшемді болса және length(x) =n, length(y) =m, және size(z) =[m, n]

waterfall(…, C) командасы С массив палитра түсін қайтарады және оның өлшемі екі өлшемі Z массивының өлшемінен тең болуы керек.

h=waterfall(…) функциясы h дескрипторын қайтарады.

function z=ggg(x, y) ;

[x, y] =meshgrid([-2:0. 1:2] ) ;

z=x. *exp(-x. ^2-y. ^2) ;

waterfall(x, y, z)

Графикалық обьектіні құру

ROTATE(h, <ось><угол>)

ROTATE(…, <начало оси>)

Сипаттама

ROTATE(…, <начало оси>) командасы графикалық обьектіні бұрады, бағыты вектор бойынша беріледі <ось>, ал бұрылу бұрышы <угол> . рылу нүктесі оське жалғанған.

ROTATE(…, <начало оси>) вектордың көмегімен жаңа нүктені өске берілу. Үндеместен нүкте үш өлшемді паралепепид оның центіріне орналасады.

h=surf(peaks(20) ) ;

rotate(h, [1 0 0], 180)

h=surf(peaks(20) ) ;

zdir=[0 0 1] ;

center=[10 10 0] ;

rotate(h, zdir, 45, center)

Графикалық обьектіні тышқан көмегімен бұру

ROTATE 3D on/ON

ROTATE 3D off

ROTATE 3D

Cипаттама

ROTATE 3D on/ON командасы Figure графикалық обьектіні осінің ішін бұрады, тышқан манипуляторын қолдана отырып. Графика ауданың тышқан көмегімен басқанда анимациялық параллелепипед пайда болады, яғни тышқан көмегімен басқанда өзінің орнын өзгертеді. Осының ROTATE 3D төменгі сол жақ бөлігінде соңғы бұрыш мәліметтін көрсетеді.

Команда ROTATE 3D off интерактивті бұрылу режимін көрсетеді.

Цилиндрді салу

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.