如何用scratch绘制3D作品——尚祖铭.pptx

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/1/2 Thursday,#,如何用画笔画出,3D,作品,-,教你成为,3D,作品制作的高手,尚祖铭,中国航空工业空气动力研究院老师,目录,1,、个人介绍以及创作经历,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,3,、作品介绍：,3D,魔方网易页面,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,5,、进一步创作的建议,1,、个人介绍以及创作经历,姓名：,尚祖铭,科研领域：飞机风洞试验,以及飞行仿真研究等方面,。,创意编程：从,2016,年开始关注少儿编程,1,、创作的阶段分解与关键技术梳理,在,Scratch,中构建,3D,模型，以及视角变化,在物理世界中,实现对魔方的操作,恢复魔方的策略,1,、创作的阶段设想分解,第一阶段：实现对一个正立方体在,3,维空间中的观察（,1,）,技术节点编号,解决的问题,方法,技术消化提升,关键技术,1.1,如何将一个,3,维的立方体投影到二维平面,找资料,，消化相关算法,根据魔方这个目标构建了,27,个方块。,完成了,27,个模块在物理世界的自传,标志性作品：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,1,、创作的阶段设想分解,第一阶段：实现对一个正立方体在,3,维空间中的观察（,2,）,技术节点编号,解决的问题,方法,技术消化提升,关键技术,1.2,如何,对每个平面涂色,找资料,，消化相关算法,将自己网上下载的图片处理到,Scratch,的,3D,作品中,标志性作品：,3D,魔方网易页面,1,、创作的阶段设想分解,第二阶段：在物理世界中实现对魔方的操作,技术节点编号,解决的问题,方法,关键技术,2.1,如何选择操作的平面？,在每个平面的中心点坐标,关键技术,2.2,如何对应不同的操作产生不同旋转效果？,根据不同操作与中心点位置对应进行相关操作,关键技术,2.3,如何对不同平面进行着色,根据中心点位置,Z,投影位置的前后，进行排序，后面的先上色，前面的后上色。,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,如何在二维空间表达一个三维物体？,结构化,四边形网格,非结构化三,边形网格,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,如何表达一个,3D,物体在物理空间的运动？,对于平动和转动,变换时先转动后平动,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,如何表达一个,3D,物体在物理空间的运动？,转动：先让四个点绕中心点转动,平动：对平面的中心点位置进行平动操作,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,如何表达一个,3D,物体在物理空间的运动？,一个固定不动坐标系,一个随物体运动的坐标系，,通过方向余弦实现二者转换。,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,主程序,1,、初始化,2,、对程序进行操作,3,、每个单元的自转（在物理空间运动）,4,、将物理世界旋转后四个点坐标投影,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,主程序,1,、初始化和控制模块,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,3,、每个单元的自转和平移（在物理空间运动）,每个单元的中心不同,先转动后平动,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,4,、将物理世界旋转后四个点坐标投影,每一个小方块用了,16,个点，画笔移动,16,次来完成一个方块的绘制,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,4,、将物理世界旋转后四个点坐标投影,先将,3,每个点的三维坐标转换成,2,位透视平面上的两个坐标，进行画笔移动,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,2,、作品介绍：,3,维物理世界和视角转换算例,-27,个方块,讨论一：如何实现,27,个模块的公转自转？,3,、作品介绍：,3D,魔方网易页面,如何,对每个平面涂色？,1,、用,MATLAB,程序将照片的像素生成,RGB,的格式,3,、作品介绍：,3D,魔方网易页面,如何,对每个平面涂色？,1,、根据每个平行四边形单元的四个顶点位置求出四个边的长度,2,、并根据要求求出每一个像素点的长度本算例算例中采用,1/90,，即每个平面内有,90,*,90,个像素。,一个平面内画,91,条线,3,、作品介绍：,3D,魔方网易页面,如何,对每个平面涂色？,3,、每条线要画,90,个点。,4,、将导入的像素转化为,Scratch,中画笔颜色,R,*,256,*,256+G,*,256+B,3,、作品介绍：,3D,魔方网易页面,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,1,、生成上下左右，,6,个面的,9,个正方形中心点坐标,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,2,、根据中心点生成边上,4,个点的坐标,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,3,、拧一次魔方就进行一次物理变换，按下一个键时候，旋转,30,度,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,4,、对中心点和四个边上的顶点进行物理旋转,其中因为平面的中心方向，以,X,坐标为例只有,-1,0,1,三个值。所以，通过判断选择需要旋转的平面。,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,5,、三维坐标在二维的投影,这里，投影过程中同样是对每个中心点和四个边上顶点进行投影。,中心点投影为平面排序做准备,四个边上顶点为了涂色做准备,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,6,、冒泡法排序,这里用,index,列表储存平面涂色编号的排序结果,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,7,、选择涂色的平面,根据,index,的顺序选择不同的颜色，以及确定要涂色的四边形的顶点,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,7,、给每个平面涂色,每个四边形采用,16,根线画线的方式进行涂色,4,、作品介绍：魔方,V1.2_20171119,讨论二：如何实现高阶魔方？,5,、进一步创作的建议,1,、实现魔方的自动复原程序,2,、结合,3.0,版本采用乐高等外接设备实现软硬件链接,3,、利用语音识别等技术，实现对魔方的操作。,4,、利用云变量实现在线的互联网技术,跟网易一起教编程，,让老师不可替代！,