[轉載]用MATLAB畫曲面圖

2017-05-07 by:CAE仿真在線來源:互聯網

曲面圖,除了各線條之間的空檔(稱作補片)用顏色填充以外,和網格圖看
起來是一樣的。這種圖一般使用函數 surf來繪制。自然,函數surf使用和函數
mesh相同的調用語法。比如:

[X,Y,Z]=peaks(30);
surf(X,Y,Z)
grid,xlabel( ‘ x-axis ‘ ),ylabel( ‘ y-axis ‘ ),zlabel( ‘ z-axis ‘ )
title( ‘ SURF of PEAKS ‘ )

MATLAB 還提供了平滑加顏色和插值加顏色功能。這可以通過調用函數shading 來實現

[X,Y,Z]=peaks(30);
surf(X,Y,Z) % same plot as above
grid,xlabel( ‘ x-axis ‘ ),ylabel( ‘ y-axis ‘ ),zlabel( ‘ z-axis ‘ )
title( ‘ SURF of PEAKS ‘ )
shading flat

如上所示平滑加色彩的例子中,每一補片仍保存著單一的顏色,但各塊連接處的黑線已去掉。
shading interp
輸出見下圖

如上所示內插加色彩的例子中,同樣去掉了線條,但各補片以插值加顏色,即各補片的顏色根據賦予頂點的色值,對其區間進行了插值計算。很明顯,插值色彩需要比分塊和平滑更多的計算量。在一些計算機系統中,插值色彩會產生非常長的打印延時或打印錯誤。這問題不在于PostScript 文件太大,而是由于在打印機上產生沿圖形曲面連續變化的陰影所需的巨大計算量。通常對這個問題最簡單的解決方法是使用平滑加色彩法來打印。

色彩對 surf作圖的視覺效果有著巨大的影響。對網格圖也是如此,盡管由于只有線條有顏色,對視覺效果的影響相對要小一些。因為曲面圖不能作成透明,但在一些情況下可以很方便地移走一部分表面以便看到表面以下部分,在 MATLAB 中,這是通過在所期望的洞孔的所在位置,將數據置為特定的NaN 來實現。由于 NaN 沒有任何值,所有的 MATLAB 作圖函數都忽略 NaN 的數據點,在該點出現的地方留下一個洞孔。例子如下:

[X,Y,Z]=peaks(30);
x=X(1,:); % vector of x axis
y=Y(:,1); % vector of y axis
i=find(y>.8 & y<1.2); % find x-axis indices of hole

j=find(x>-.6 & x<.5); % find x-axis indices of hole
Z(i,j)=nan*Z(i,j); % set values at hole indices to NaNs
surf(X,Y,Z)
grid,xlabel( ‘ x-axis ‘ ),ylabel( ‘ y-axis ‘ ),zlabel( ‘ z-axis ‘ )
title( ‘ SURF of PEAKS with a Hole ‘ )
輸出見下圖

MATLAB 的surf也有兩個同種函數:surfc ,它畫出具有基本等值線的曲面圖;
surfl ,它畫出一個有亮度的曲面圖。例如:

[X,Y,Z]=peaks(30);
surfc(X,Y,Z) % surf plot with contour plot
grid,xlabel( ‘ x-axis ‘ ),ylabel( ‘ y-axis ‘ ),zlabel( ‘ z-axis ‘ )
title( ‘ SURFC of PEAKS ‘ )

[X,Y,Z]=peaks(30);

surfl (X,Y,Z) % surf plot with lighting
shading interp % surfl plots look best with interp shading
colormap pink % they also look better with shades of a single color
grid,xlabel( ‘ X-axis ‘ ),ylabel( ‘ Y-axis ‘ ),zlabel( ‘ Z-axis ‘ )
title( ‘ SURFL OF PEAKS ‘ )

輸出見下圖