No Image

Как построить куб в изометрии

СОДЕРЖАНИЕ
151 просмотров
16 декабря 2019

§ 14. Построение аксонометрических проекций окружности

Рассмотрите рис. 92. На нем дана фронтальная диметрическая проекция куба с вписанными в его грани окружностями.


Рис. 92. Фронтальные диметрические проекции окружностей, вписанных в грани куба

Окружности, расположенные на плоскостях, перпендикулярных к осям х и z, изображаются эллипсами. Передняя грань куба, перпендикулярная к оси у, проецируется без искажения, и окружность, расположенная на ней, изображается без искажения, т. е. описывается циркулем. Поэтому фронтальная диметрическая проекция удобна для изображения предметов с криволинейными очертаниями, подооных представленными на рис. 93.


Рис. 93. Фронтальные диметрические проекции деталей

Построение фронтальной диметрической проекции плоской детали с цилиндрическим отверстием. Фронтальную диметрическую проекцию плоской детали с цилиндрическим отверстием выполняют следующим образом.

1. Строят очертания передней грани детали, пользуясь циркулем (рис. 94, а).

2. Через центры окружности и дуг параллельно оси у проводят прямые, на которых откладывают половину толщины детали. Получают центры окружности и дуг, расположенных на задней поверхности детали (рис. 94, б). Из этих центров проводят окружность и дуги, радиусы которых должны быть равны радиусам окружности и дуг передней грани.


Рис. 94. Построение фронтальной диметрической проекции детали с цилиндрическими элементами

3. Проводят касательные к дугам. Удаляют лишние линии и обводят видимый контур (рис. 94, в).

Изометрические проекции окружностей. Квадрат в изометрической проекции проецируется в ромб. Окружности, вписанные в квадраты, например, расположенные на гранях куба (рис. 95), в изометрической проекции изображаются эллипсами. На практике эллипсы заменяют овалами, которые вычерчивают четырьмя дугами окружностей.


Рис. 95. Изометрические проекции окружностей, вписанных в грани куба

Построение овала, вписанного в ромб.

1. Строят ромб со стороной, равной диаметру изображаемой окружности (рис. 96, а). Для этого через точку О проводят изометрические оси х и у и на них от точки О откладывают отрезки, равные радиусу изображаемой окружности. Через точки a, w, с и d проводят прямые, параллельные осям; получают ромб. Большая ось овала располагается на большой диагонали ромба.

2. Вписывают в ромб овал. Для этого из вершин тупых углов (точек А и В) описывают дуги радиусом R, равным расстоянию от вершины тупого угла (точек А и В) до точек a, b или с, d соответственно. Через точки В и а, В и b проводят прямые (рис. 96, б); пересечение этих прямых с большей диагональю ромба дает точки С и D, которые будут центрами малых дуг; радиус R1 малых дуг равен Са (Db). Дугами этого радиуса сопрягают большие дуги овала. Так строят овал, лежащий в плоскости, перпендикулярной к оси z (овал 1 на рис. 95). Овалы, находящиеся в плоскостях, перпендикулярных к осям х (овал 3) и у (овал 2), строят так же, как овал 1., только построение овала 3 ведут на осях у и z (рис. 97, а), а овала 2 (см. рис. 95) – на осях х и z (рис. 97, б).


Рис. 96. Построение овала в плоскости, перпендикулярной оси z


Рис. 97. Построение овала в плоскостях, перпендикулярных осям х и у

Построение изометрической проекции детали с цилиндрическим отверстием.

Как применить рассмотренные построения на практике?

Дана изометрическая проекция детали (рис. 98, а). Нужно изобразить сквозное цилиндрическое отверстие, просверленное перпендикулярно передней грани.

Построения выполняет следующим образом.

1. Находят положение центра отверстия на передней грани детали. Через найденный центр проводят изометрические оси. (Для определения их направления удобно воспользоваться изображением куба на рис. 95.) На осях от центра откладывают отрезки, равные радиусу изображаемой окружности (рис. 98, а).

2. Строят ромб, сторона которого равна диаметру изображаемой окружности; проводят большую диагональ ромба (рис. 98, б).

3. Описывают большие дуги овала; находят центры для малых дуг (рис. 98, в).

4. Проводят малые дуги (рис. 98, г).

5. Строят такой же овал на задней грани детали и проводят касательные к обоим овалам (рис. 98, д).


Рис. 98. Построение изометрической проекции летали с цилиндрическим отверстием

Ответьте на вопросы

1. Какими фигурами изображаются во фронтальной диме-трической проекции окружности, расположенные на плоскостях, перпендикулярных к осям х и у?

2. Искажается ли во фронтальной диметрической проекции окружность, если ее плоскость перпендикулярна оси у?

3. При изображении каких деталей удобно применять фронтальную диметрическую проекцию ?

4. Какими фигурами изображаются в изометрической проекции окружности, расположенные на плоскостях, перпендикулярных к осям х, у, z?

5. Какими фигурами в практике заменяют эллипсы, изображающие окружности в изометрической проекции?

6. Из каких элементов состоит овал?

7. Чему равны диаметры окружностей, изображенных овалами, вписанными в ромбы на рис. 95, если стороны этих ромбов равны 40 мм?

Задания к § 13 и 14

Упражнение 42

На рис. 99 проведены оси для построения трех ромбов, изображающих квадраты в изометрической проекции. Рассмотрите рис. 95 и запишите, на какой грани куба – верхней, правой боковой или левой боковой будет расположен каждый ромб, построенный на осях, данных на рис. 99. Какой оси (х, у или z) будет перпендикулярна плоскость каждого ромба?


Рис. 99. Задание для упражнений

Упражнение 43

Запишите, какой оси (х, у или z) перпендикулярны плоскости овала на рис. 100. В какой аксонометрической проекции даны здесь окружности?


Рис. 100. Задание для упражнений

Упражнение 44

В каких аксонометрических проекциях даны окружности на рис. 101? Какой оси перпендикулярна плоскость каждой из них?


Рис. 101. Задание для упражнений

Упражнение 45

Запишите, в каких аксонометрических проекциях даны геометрические тела на рис. 102.

Каким осям (х, у или z) параллельна высота каждого из них?


Рис. 102. Геометрические тела для задания для упраждений

Упражнение 46

Постройте изометрическую проекцию куба, сторона которого равна 70 мм. Впишите в три грани куба овалы – изометрические проекции окружностей (см. рис. 95).

Как начертить изометрию?

Практически все, кому довелось изучать черчение и инженерную графику сталкивались с необходимостью произвести построение изометрической проекции детали. В этом уроке мы попробуем разобрать основные моменты, которые нужно знать, чтоб начертить изометрию. Уверен, что повторив указанные в этом уроке шаги, вы сможете самостоятельно выполнить и более сложное задание. В вашей детали может быть большее количество построений, но основные принципы останутся неизменными. Но при этом оговорюсь, что построение изометрии скорее всего будет вам не под силу, если вы еще не освоили построение третьего вида и построение простого разреза. Вы должны уже уметь хорошо ориентироваться в трех видах на чертеже.

Начнем с того, что определимся с направлением осей в изометрии.

На следующей схеме показано соответствие направлений, по которым откладываются размеры в изометрии по отношению к размерам на чертеже. Интересный момент: как показал опыт, этот рисунок кому-то помогает понять принцип построения, а кого-то – наоборот – ставит в тупик. Поэтому, если вас эта схема скорее смущает, нежели просветляет, не зацикливайтесь на нем и читайте дальше – вполне вероятно, что там все будет понятно.

На этом закончим вступительную часть и начнем непосредственно построение изометрической проекции детали. Возьмем для примера не очень сложную деталь. Это параллелепипед 50х60х80мм, имеющий сквозное вертикальное отверстие диаметром 20 мм и сквозное прямоугольное отверстие 50х30мм.

Начнем построение изометрии с вычерчивания верхней грани фигуры. Расчертим на требуемой нам высоте тонкими линиями оси Х и У. Из получившегося центра отложим вдоль оси Х 25 мм (половина от 50) и через эту точку проведем отрезок параллельный оси У длиной 60 мм. Отложим по оси У 30 мм (половина от 60) и через полученную точку проведем отрезок параллельный оси Х длиной 50 мм. Достроим фигуру.

Мы получили верхнюю грань фигуры. Не хватает только отверстия диаметром 20 мм. Построим это отверстие. В изометрии окружность изображается особым образом – в виде эллипса. Это связано с тем, что мы смотрим на нее под углом. Изображение окружностей на всех трех плоскостях я описал в отдельном уроке, а пока лишь скажу, что в изометрии окружности проецируются в эллипсы с размерами осей a=1,22D и b=0,71D. Эллипсы, обозначающие окружности на горизонтальных плоскостях в изометрии изображаются с осью а расположенной горизонтально, а ось b – вертикально. При этом расстояние между точками расположенными на оси Х или У равно диаметру окружности (смотри размер 20 мм).

Теперь, из трех углов нашей верхней грани начертим вниз вертикальные ребра – по 80 мм и соединим их в нижних точках. Фигура почти полностью начерчена – не хватает только прямоугольного сквозного отверстия.

Чтобы начертить его опустим вспомогательный отрезок 15 мм из центра ребра верхней грани (указан голубым цветом). Через полученную точку проводим отрезок 30 мм параллельный верхней грани (и оси Х). Из крайних точек чертим вертикальные ребра отверстия – по 50 мм. Замыкаем снизу и проводим внутреннее ребро отверстия, оно параллельно оси У.

Читайте также:  Как проверить видеокарту на майнинг

На этом простая изометрическая проекция может считаться завершенной. Но как правило, в курсе инженерной графики выполняется изометрия с вырезом одной четверти. Чаще всего, это четверть нижняя левая на виде сверху – в этом случае получается наиболее интересный с точки зрения наблюдателя разрез (конечно же все зависит от изначальной правильности компоновки чертежа, но чаще всего это так). На нашем примере эта четверть обозначена красными линиями. Удалим ее.

Как видим из получившегося чертежа, сечения полностью повторяют контур разрезов на видах (смотри соответствие плоскостей обозначенных цифрой 1), но при этом они вычерчены параллельно изометрическим осям. Сечение же второй плоскостью повторяет разрез выполненный на виде слева (в данном примере этот вид мы не чертили).

Надеюсь, этот урок оказался полезным, и построение изометрии вам уже не кажется чем-то совершенно неведомым. Возможно, некоторые шаги придется прочитать по два, а то и по три раза, но в конечном итоге понимание должно будет прийти. Удачи вам в учебе!

Следующий шаг в черчении: Уникальный урок на тему "Как начертить диметрию детали?"

Вы можете сказать "спасибо!" автору статьи:

пройдите по любой из рекламных ссылок в левой колонке, этим вы поддержите проект "White Bird. Чертежи Студентам"

или запишите наш телефон и расскажите о нас своим друзьям – кто-то наверняка ищет способ выполнить чертежи

или создайте у себя на страничке или в блоге заметку про наши уроки – и кто-то еще сможет освоить черчение.

А вот это – не реклама. Это напоминание, что каждый из нас может сделать. Если хотите – это просьба. Мы действительно им нужны:

Автор комментария: светка
Дата: 2010-09-08

пипец. я ни чего не понимаю. а завтра экзамен. ((((
Мы стараемся. Правда. Но в то же время мы понимаем, что написать понятно для всех не сможем. Что поделаешь. Однако, мы стремимся оформлять статьи по начертательной геометрии, а так же статьи по инженерной графике в максимально информативном и доступном виде.

Автор комментария: гринкс
Дата: 2010-09-28

хорошо что у меня завтра не экзамен. а лишь занятие по черчению. Со второго прочтения разобрался и смог начертить изометрию своей детали, надеюсь что правильно :))) Спасибо

Автор комментария: Антон
Дата: 2010-10-14

В музыкальном колледже требуют изометрический чертёж.Я бы лучше концерт сыграл.Черчение для меня-полная тьма.

Да уж. Неисповедимы пути. Я бы тоже концерт сыграл. Но вот к сожалению черчу лучше, чем музицирую. Не отчаивайтесь! Звоните, если не разберетесь. Удачи! Антон.

Автор комментария: Елена
Дата: 2010-10-21

замечательно.всё так понятно и просто

Автор комментария: Андрес
Дата: 2010-11-28

Огромное вам спасибо, вспомнил азы=)

Автор комментария: Диана
Дата: 2011-11-25

помогите начертить изометрию

Автор комментария: Диана
Дата: 2011-11-25

Антон спасибо большое за внимание. я уже все поняла. а вы физику хорошо знаете??

Автор комментария: оля
Дата: 2012-02-17

тут хоть понятно)

Автор комментария: михаил
Дата: 2012-06-09

здравствуйте ! нужен чертеж спичечьного коробка в изометрической и диметрической проекции !
Эх, жаль ваш вопрос пришел в момент когда я был в отпуске. Изометрия спичечного коробка еще не встречалась мне в заданиях, хоть это и несложно, но все же какое-никакое разнообразие.

Автор комментария: Андрей
Дата: 2012-06-19

Блин завтра экзамен . Эту то деталь я понял как начертить, а вот смогу ли я начертить деталь из билета .
Андрей, надеюсь у вас все получилось. Но пожалуй, действительно, пришла пора сделать второй урок объясняющий построение изометрии детали приближенной к заданиям среднего уровня сложности. Жаль, что вам это уже не пригодится, но благодаря вам многим станет легче.

Автор комментария: Виктор
Дата: 2012-09-15

Спасибо, что напомнил. Я сто лет уже изометрию не чертил, хотя и работаю инженером

Автор комментария: Яна
Дата: 2012-11-18

надо ли чертить все отверстия если они одинаковые? например 5 отверстий под винты. Или достаточно обозначить их оси?
На учебные чертежи нет ГОСТов. Есть разрешенные допущения. И их количество в каждом ВУЗе свое. В вашем случае правильным будет согласовать с преподавателем, либо выполнить все отверстия.

Автор комментария: Свелана
Дата: 2012-11-19

Статья отличная,большое спасибо, всё прояснилось) Скажите, вы писали выше в коментариях, что нужно сделать изометрию детали средней сложности, не появилась ещё?

Светлана, все произошло немного по-другому. Я взял среднюю деталь, имеющую несколько окружностей в своих формах и создал по ней урок. "Как начертить диметрию?" :))) Ссылка на него находится в самом конце статьи, до комментариев. Я считаю, что он может серьезно углубить ваши знания в части понимания, как чертить аксонометрические проекции разных деталей.

Автор комментария: 9th
Дата: 2012-12-26

Офигенно. Спасибо, с первого раза всё понял.

Автор комментария: Семен
Дата: 2013-02-10

Вы маги чтоль? как вы смогли обьяснить столь бестолковому человеку такую не простую вещь?))

Семен, хотел ответить, что "нет, я только учусь!" Но это больно уж избито 🙂 Маги? Нет. Просто мне хочется сделать жизнь вокруг меня хоть немного лучше. И если у меня есть возможность хоть немного повлиять на количество покупаемых студенческих работ, заменив уставших и разлюбивших свою работу преподавателей – я пытаюсь это сделать. Ну а вам – всего наилучшего!

Автор комментария: Александр
Дата: 2013-03-03

Ребят спасибо! Объяснено очень доходчиво, более лучшего объяснения не встречал!

Хорошо, коль так! Учитесь на здоровье!

Автор комментария: Золушка
Дата: 2013-03-05

СпасиБо! Можно двигаться дальше благодаря Вам! Появился свет в конце тоннеля!;)))

Автор комментария: Кирюха
Дата: 2013-03-17

Спасибо, все отлично написано, понятно. Особый респект автору. Еще хотелось бы узнать как показать резбу на валу в изометрической проекции.

Автор комментария: Лена
Дата: 2013-04-21

Спасибо большое. Все очень ясно изложено)

Автор комментария: Ольга
Дата: 2013-05-05

Спасибо огромное. Теперь все стало понятно, и я начертила деталь по контрольной.

Автор комментария: Серёга
Дата: 2013-06-02

Спасибо, что-то понял.

Автор комментария: MARUFJN
Дата: 2013-07-20

Автор комментария: АЙОГА
Дата: 2014-02-20

Автор комментария: Пётр
Дата: 2014-02-28

Скажите пожалуйста это в каком учебном заведении ещё есть черчение Я учусь в техническом Вузе и черчения нету

Петр, напишу в ответ следующее: МГТУ им. Н.Э Баумана, МИФИ, МАМИ, МАДИ, РХТУ, МИРЭА, МЭИ, МГУГиК, МГСУ, МАТИ, РУДН, РГУ Нефти и Газа им. Губкина, МГУПИ, МГОУ, МИСИ – вот неполный список московских ВУЗов, в которых не забыли, что такое подготовка полноценного инженера. Удачи!

Автор комментария: Татьяна
Дата: 2014-03-13

Спасибо вам большое,очень помогли,без вашего урока бы не справилась,все объяснено доходчиво и по существу,очень благодарна)))

Татьяна, спасибо за отклик! Самому кажется, что все сделано хорошо, но вдруг только кажется? Ведь нет-нет, да приходят сообщения о непонятном изложении материала. Но я себя уговариваю, что это исключения, подтверждающие правило 🙂

Автор комментария: Вита
Дата: 2014-05-15

очень хорошая статья, не могли бы вы добавить изометрию шестиугольной призмы?очень надо!

Автор комментария: Марина
Дата: 2014-05-21

Большое спасибо. Знаю автокад для геологии, а черчение для меня вообще Луна, в вузе не было. Но благодаря объяснениям смогла сделать. Побольше бы таких толковых авторов. Еще раз огромное спасибо, спасли мне оценки ребенка

Автор комментария: Хама
Дата: 2014-11-04

Туфта! Размеры граней откладываются с коэффициентом 0,82 сторона не 50 мм а уже будет 0,82*50=41 хаваете инфу за должное.

ОК, расшифрую замечание внимательного читателя. В прямоугольной изометрической проекции действительные искажения по осям (по всем трем) и в самом деле равны 0,82. Но поскольку мы не оторваны от земли, и разбираемся с тем, как начертить домашнее задание, а не пишем реферат по черчению (!), то мы используем приведенные коэффициенты, равные единице. Я за 18 лет практики не встречал ни одного ВУЗа в нашей стране, где бы требовались коэффициенты 0,82. Поэтому рисуем с коэффициентом искажения по осям 1, но для энциклопедических знаний запоминаем 0,82. Не исключено, что этот вопрос когда-то будет задан в какой-нибудь телевикторине.

Автор комментария: Алексей
Дата: 2014-12-22

Начертите изометрию куба со стороной 80 мм и в каждой видимой гране впишите овал

Замечательное задание из замечательного ИКСИ? Так там же ничего сложного – просто аккуратно выполняете построения – только циркуль и только линейка.

Автор комментария: Антон
Дата: 2014-12-24

Огромное спасибо. Чудесное объяснение. Даже я понял. 🙂

Автор комментария: Человек
Дата: 2015-01-15

Автор комментария: Альбина
Дата: 2015-02-08

Большое спасибо, очень помогли! Сыну нужно было начертить изометрию, на уроке ничего не понял, я уже все забыла. Вместе с ним разобрались благодаря вашим объяснениям, очень доступно.

Автор комментария: Денис
Дата: 2015-03-11

Нужно ли заштриховывать ребро жесткости при сечении?

Денис, в изометрии всегда штрихую разрез вне зависимости от того, идет ли он через ребро жесткости. Так учили меня в свое время на кафедре черчения. Я готов предположить, что кто-то из преподавателей в каком-либо ВУЗе может считать иначе. В любом случае, стереть тонкие линии штриховки не составит труда. Но скорее всего стирать их не придется.

Читайте также:  Как подключить новый маршрутизатор

Автор комментария: Дмитрий
Дата: 2015-04-15

Очень бы хотелось видеть данный урок в pdf или doc формате. А в общем спасибо за урок!

Автор комментария: николай
Дата: 2015-11-17

Пользуйтесь на здоровье!

Автор комментария: Асхат Сабен
Дата: 2015-11-27

Я учусь в 9 классе. У нас есть урок черчения. Я №1 в классе по ЧЕРЧЕНИЯ! Я хочу стать архитектором. По этому я хочу узнать все подробности.

Вы один из очень небольшого количества современных школьников, кому довелось встретить черчение до ВУЗа. Поверьте, вам будут завидовать все ваши одногруппники на первом курсе 🙂 А в целом – наличие цели и желание ее добиться – это здорово. Я поделился чем смог – пользуйтесь и добрым словом поминайте 🙂

Автор комментария: Михаил
Дата: 2015-11-30

Автор комментария: Анатолий
Дата: 2015-12-01

Это не изометрия, а аксонометрия.Есть ещё и диметрия.

Анатолий, на всякий случай попробую систематизировать ваши знания. Смотрите. Есть такая штука, называется аксонометрические проекции. Оно же аксонометрия. К ним относятся такие виды проекций как изометрия и диметрия. И еще несколько их подвидов. Но в целом – это же хорошо, что вы ищете. Главное – не перепутать ничего и правильно запомнить.

Автор комментария: Михаил
Дата: 2015-12-09

Ваш сайт первый по запросу в гугле. Что ж, совсем не зря! И разобрали как раз мой вариант. Спасибо за вашу работу!

Вот это я понимаю, вот это повезло 🙂 А ведь деталь из головы брал! Но, как я понимаю, вы еще и суть теперь знаете, а это очень хорошо! Да, не зря я работал над оптимизацией, не зря!

Автор комментария: Сергей
Дата: 2016-01-10

Здравствуйте! А моему мнению,в чертеже с вырезанной четвертью, допущена неточность!

Сергей, приветствую! На картинке с вырезанной четвертью наверняка есть "неточности". Например нет штриховки, какие-то разноцветные линии, торчащие не по ГОСТу осевые. Но урок-то был о другом. Пусть пока остается как есть.

Автор комментария: Светлана
Дата: 2016-04-27

Хочу сказать спасибо за работу.Вы мне очень помогли .Ещё раз спасибо.

Спасибо, всё поняла (хотя черчение проходила в школе лет 40 назад))). Сейчас помогаю сыну. Предлагаю и Вам помощь: редактировать тексты перед публикацией на предмет знаков препинания (для лучшего понимания такой полезной информации!). С уважением! Успехов.

Автор комментария: Зоя
Дата: 2016-12-16

Давно уже не чертила изометрию, все забыла. Благодарю за отличный урок!

Автор комментария: Дан
Дата: 2017-01-08

Спасибо за это объяснение, лично мне аксанометрия нравится, но в отверстиях на плоскости малек туплю,блин архитектору это нужно. Спасибо вам)

Автор комментария: Азиз
Дата: 2018-01-09

Спасибо за объяснение,все четко показано

Автор комментария: Варвара
Дата: 2018-04-27

Спасибо огромное. Учителя объясняют тему не понятно, а здесь всё ясно и понятно

Автор комментария: Дмитрий
Дата: 2018-05-12

Спасибо большое! Хоть вспомнил правила изометрии. А то работаю авиационным инженером, завтра самолет строить, а я позабыл изометрические коэффициенты)))

Автор комментария: виктор
Дата: 2018-09-23

Автор комментария: жопа
Дата: 2018-09-23

такая себе хорактеристика азаметрий

Автор комментария: Андрей
Дата: 2019-07-10

Я, конечно, изучал изометрию почти 15 лет назад, но у Вас в финальном чертеже с разрезом есть ошибка. По условиям вертикальное отверстие сквозное, а на чертеже сделано не правильно. У вас это отверстие "уходит" дальше размеров самой детали. Как-то так.

Автор комментария: Андрей
Дата: 2019-07-10

Поправочка: всё правильно. Совпадают вертикальные линии задней стенки с разрезом. Изометрия такая изометрия. Пока не измерил в живую, не увидел. Конечно перспектива в этом плане более информативна.

Добавьте свой комментарий:

zakaz@triv >Наша страница в ВК:

"Чертежи от Мастера",- так назову Вашу работу. Рекомендую Вас всем, кому нужна профессиональная помощь, тактичный совет и качественная работа.За время нашего сотрудничества у меня не только пропал панический страх перед черчением, а наоборот, появился интерес к предмету. Зачет сдан на ОТЛИЧНО! Антон, успехов Вам! Большое спасибо за Ваш труд!

Наталья, ваши слова удивительным образом прибавили сил накануне сессионной поры, когда уже было начала чувствоваться сезонная усталость. Спасибо, что нашли время оставить отзыв о нашей работе. И я буквально горд результатом нашего сотрудничества, поскольку ведь в университете вашему сыну нужно было не только сдать, но и суметь объяснить начерченное, а значит мои комментарии и разъяснения были понятны и легки в усвоении, что не может не радовать.

Изометри́ческая прое́кция (др.-греч. ἴσος «равный» + μετρέω «измеряю») — это разновидность аксонометрической проекции, при которой в отображении трёхмерного объекта на плоскость коэффициент искажения (отношение длины спроецированного на плоскость отрезка, параллельного координатной оси, к действительной длине отрезка) по всем трём осям один и тот же. Слово «изометрическая» в названии проекции пришло из греческого языка и означает «равный размер», отражая тот факт, что в этой проекции масштабы по всем осям равны. В других видах проекций это не так.

Изометрическая проекция используется в машиностроительном черчении и САПР для построения наглядного изображения детали на чертеже, а также в компьютерных играх для трёхмерных объектов и панорам.

Необходимо отметить, что параллельные проекции, разновидностью которых являются аксонометрические и, в том числе, изометрические проекции, делятся также на ортогональные (перпендикулярные), с направлением проекции перпендикулярным к плоскости проекции, и косоугольные, с углом между направлением и плоскостью, отличным от прямого. По советским стандартам (см. ниже) аксонометрические проекции могут быть и ортогональными, и косоугольными [1] . В результате, по западным стандартам изометрическая проекция определяется более узко и, помимо равенства масштабов по осям, включает условие равенства 120° углов между проекциями любой пары осей. Во избежание путаницы далее, если не указано иное, под изометрической проекцией будет подразумеваться только прямоугольная изометрическая проекция.

Содержание

Стандартные изометрические проекции [1] [ править | править код ]

Прямоугольная (ортогональная) изометрическая проекция [ править | править код ]

В прямоугольной изометрической проекции аксонометрические оси образуют между собой углы в 120°, ось Z’ направлена вертикально. Коэффициенты искажения ( k x , k y , k z <displaystyle k_,k_,k_> ) имеют числовое значение 2 3 ≈ 0 , 82 <displaystyle <sqrt <frac <2><3>>>approx 0<,>82> . Как правило, для упрощения построений изометрическую проекцию выполняют без искажений по осям, то есть коэффициент искажения принимают равным 1, в этом случае получают увеличение линейных размеров в 1 0 , 82 ≈ 1 , 22 <displaystyle <frac <1><0<,>82>>approx 1<,>22> раза.

Приближённо аксонометрические оси прямоугольной проекции можно построить, если принять tg 30°=4/7 (0,577 и 0,571 соотв.).

Косоугольная фронтальная изометрическая проекция [ править | править код ]

Ось Z’ направлена вертикально, угол между осью X’ и Z’ равен 90°, ось Y’ с углом наклона 135° (допускается 120° и 150°) от оси Z’.

Фронтальная изометрическая проекция выполняется по осям X’, Y’ и Z’ без искажения.

Кривые, параллельные фронтальной плоскости, проецируются без искажений.

Косоугольная горизонтальная изометрическая проекция [ править | править код ]

Ось Z’ направлена вертикально, между осью Z’ и осью Y’ угол наклона равен 120° (допускается 135° и 150°), при этом сохраняется угол между осями X’ и Y’ равным 90°.

Горизонтальную изометрическую проекцию выполняют без искажения по осям X’, Y’ и Z’.

Кривые, параллельные горизонтальной плоскости [2] проецируются без искажений.

Стоит отметить, что, поскольку ортогональный трёхгранник невозможно повернуть так, чтобы два его ребра были бы видны взаимно-перпендикулярными, и третье ребро при этом не проецировалась бы в точку, все проекции, в которых видны все три оси, но угол на чертеже между к-н двумя — прямой (здесь это вторая и третья из приведённых), строго говоря, показывают «то, чего не бывает».

К счастью, глаз человека довольно успешно корректирует такие погрешности при изображении реальных объектов, и потому они допустимы ради простоты построения чертежа.

Визуализация [ править | править код ]

Изометрический вид объекта можно получить, выбрав направление обзора таким образом, чтобы углы между проекцией осей x, y, и z были одинаковы и равны 120°. К примеру, если взять куб, это можно выполнить направив взгляд на одну из граней куба, после чего повернув куб на ±45° вокруг вертикальной оси и на ±arcsin (tan 30°) ≈ 35,264° вокруг горизонтальной оси. Обратите внимание: на иллюстрации изометрической проекции куба контур проекции образует правильный шестиугольник — все рёбра равной длины и все грани равной площади.

Подобным же образом изометрический вид может быть получен, к примеру, в редакторе трёхмерных сцен: начав с камерой, выровненной параллельно полу и координатным осям, её нужно повернуть вниз на ≈35.264° вокруг горизонтальной оси и на ±45° вокруг вертикальной оси.

Другой путь визуализации изометрической проекции заключается в рассмотрении вида кубической комнаты с верхнего угла с направлением взгляда в противолежащий нижний угол. Ось x здесь направлена диагонально вниз и вправо, ось y — диагонально вниз и влево, ось z — прямо вверх. Глубина также отражается высотой картинки. Линии, нарисованные вдоль осей, имеют угол 120° между собой.

Читайте также:  Как подключить микро от наушников к компьютеру

Матричные преобразования [ править | править код ]

Имеется 8 различных вариантов получения изометрической проекции в зависимости от того, в какой октант смотрит наблюдатель. Изометрическое преобразование точки a x , y , z <displaystyle a_> в трёхмерном пространстве в точку b x , y <displaystyle b_> на плоскости при взгляде в первый октант может быть математически описано с помощью матриц поворота следующим образом. Вначале, как объяснено в разделе Визуализация, выполняется поворот вокруг горизонтальной оси (здесь x) на α = arcsin (tan 30°) ≈ 35,264° и вокруг вертикальной оси (здесь y) на β = 45°:

[ c x c y c z ] = [ 1 0 0 0 cos ⁡ α sin ⁡ α 0 − sin ⁡ α cos ⁡ α ] [ cos ⁡ β 0 − sin ⁡ β 0 1 0 sin ⁡ β 0 cos ⁡ β ] [ a x a y a z ] = 1 6 [ 3 0 − 3 1 2 1 2 − 2 2 ] [ a x a y a z ] <displaystyle <eginmathbf _\mathbf _\mathbf _\end>=<egin1&0&0\0&<cos alpha >&<sin alpha >\0&<-sin alpha >&<cos alpha >\end><egin<cos eta >&0&<-sin eta >\0&1&0\<sin eta >&0&<cos eta >\end><eginmathbf _\mathbf _\mathbf _\end>=<frac <1><sqrt <6>>><egin<sqrt <3>>&0&-<sqrt <3>>\1&2&1\<sqrt <2>>&-<sqrt <2>>&<sqrt <2>>\end><eginmathbf _\mathbf _\mathbf _\end>>

Затем применяется ортогональная проекция на плоскость x-y:

[ b x b y 0 ] = [ 1 0 0 0 1 0 0 0 0 ] [ c x c y c z ] <displaystyle <eginmathbf _\mathbf _\0\end>=<egin1&0&0\0&1&0\0&0&0\end><eginmathbf _\mathbf _\mathbf _\end>>

Другие семь возможных видов получаются поворотом к противостоящим сторонам и/или инверсией направления взгляда. [3]

Ограничения аксонометрической проекции [ править | править код ]

Как и в других видах параллельных проекций, объекты в аксонометрической проекции не выглядят больше или меньше при приближении или удалении от наблюдателя. Это полезно в архитектурных чертежах и удобно в спрайто-ориентированных компьютерных играх, но, в отличие от перспективной (центральной) проекции, приводит к ощущению искривления, поскольку человеческий глаз или фотография работают иначе.

Это также легко приводит к ситуациям, когда глубину и высоту невозможно оценить, как показано на иллюстрации справа. В этом изометрическом рисунке голубой шар на два уровня выше красного, но это нельзя увидеть, если смотреть только на левую половину картинки. Если выступ, на котором находится голубой шар, расширить на один квадрат, то он окажется точно рядом с квадратом, на котором находится красный шар, создавая оптическую иллюзию, будто оба шара на одном уровне.

Дополнительная проблема, специфичная для изометрической проекции — сложность определения, какая сторона объекта наблюдается. При отсутствии теней и для объектов, которые относительно перпендикулярны и соразмерны, сложно определить, какая сторона является верхней, нижней или боковой. Это происходит из-за приблизительно равных по размеру и площади проекций такого объекта.

Большинство современных компьютерных игр избегают этого за счёт отказа от аксонометрической проекции в пользу перспективного трёхмерного рендеринга. Однако эксплуатация проекционных иллюзий популярна в оптическом искусстве — таком, как работы из серии «невозможной архитектуры» Эшера. Водопад (1961) — хороший пример, в котором строение в основном изометрическое, в то время как блеклый фон использует перспективную проекцию. Другое преимущество заключается в том, что в черчении даже новички легко могут строить углы в 60° с помощью только циркуля и линейки.

Изометрическая проекция в компьютерных играх и пиксельной графике [ править | править код ]

В области компьютерных игр и пиксельной графики аксонометрическая проекция была весьма популярна в силу лёгкости, с которой двухмерные спрайты и плиточная графика могли быть использованы для представления трёхмерной игровой среды — поскольку во время перемещения по игровому полю объекты не меняют размер, компьютеру не требуется масштабировать спрайты или выполнять вычисления, необходимые для моделирования визуальной перспективы. Это позволяло старым 8-битным и 16-битным игровым системам (и, позднее, портативным игровым системам) легко отображать большие трёхмерные пространства. И хотя неразбериха с глубиной (см. выше) иногда могла быть проблемой, хороший дизайн игры способен её смягчить. С приходом более мощных графических систем аксонометрическая проекция стала терять свои позиции.

Проекция в компьютерных играх обычно несколько отличается от «истинной» изометрической в силу ограничений растровой графики — линии по осям x и y не имели бы аккуратного пиксельного узора, если бы рисовались под углом в 30° к горизонтали. Хотя современные компьютеры могут устранять эту проблему с помощью сглаживания, ранее компьютерная графика не поддерживала достаточную цветовую палитру или не располагала достаточной мощностью процессоров для его выполнения. Вместо этого использовалась пропорция пиксельного узора 2:1 для рисования осевых линий x и y, в результате чего эти оси располагались под углом arctg 0,5 ≈ 26,565° к горизонтали. (Игровые системы с неквадратными пикселями могли, однако, приводить к другим углам, включая полностью изометрические [4] ). Поскольку здесь из трёх углов между осями (116,565°, 116,565°, 126,87°) равны только два, такой вид проекции более точно характеризуется как вариация диметрической проекции. Однако большинство представителей сообществ компьютерных игр и растровой графики продолжает называть эту проекцию «изометрической перспективой». Также, часто используются термины «вид 3/4 ( англ. ) » и «2.5D».

Термин применялся и к играм, не использующим пропорцию 2:1, общую для многих компьютерных игр. Fallout [5] и SimCity 4 [6] , в которых используется триметрическая проекция, были отнесены к «изометрическим». Игры с косоугольной проекцией, такие как The Legend of Zelda: A Link to the Past [7] и Ultima Online [8] , а также игры с перспективной проекцией с видом «с воздуха» (англ.) русск. , такие как The Age of Decadence ( англ. ) [9] и Silent Storm [10] , также иногда относят к изометрическим или «псевдо-изометрическим».

Интересный пример использования особенностей изометрической проекции наблюдается в игре echochrome (яп. 無限回廊 муген кайро:) . Слоган игры — «В этом мире то, что ты видишь, становится реальностью». Смысл игры заключается в том, что иллюзия, возникающая при взгляде на изометрически построенный трёхмерный уровень с определённой точки, перестаёт быть иллюзией. Например, если посмотреть на уровень таким образом, чтобы площадки, находящиеся на разной высоте, выглядели так, будто они находятся на одной и той же высоте (см. изображение с синим и красным шарами из предыдущего раздела), игрой они будут расцениваться как находящиеся на одной высоте, и человек (игрок) сможет запросто «перешагнуть» с одной площадки на другую. Затем, если повернуть карту уровня и посмотреть на конструкцию так, чтобы было отчётливо видно разницу в высоте, можно понять, что в действительности человек «перешагнул» на другую высоту, пользуясь тем, что изометрическая иллюзия на какой-то момент стала реальностью. На приведённом в качестве иллюстрации кадре из игры положение площадки, находящейся вверху лестницы, можно представить двояко: в одном случае она находится на одной высоте с площадкой, на которой находится игрок (можно перешагнуть), а в другом случае — под ней (можно спрыгнуть через чёрное отверстие). Оба случая будут одновременно являться правдой. Очевидно, этот эффект достигается отсутствием перспективы в изометрии.

История изометрических компьютерных игр [ править | править код ]

Первыми играми, использующими изометрическую проекцию, были аркадные игры начала 1980-х: так, Q*bert [11] и Zaxxon [12] выпущены в 1982 году. Q*bert показывает статичную пирамиду, нарисованную в изометрической перспективе, по которой должен прыгать управляемый игроком персонаж. Zaxxon предлагает прокручиваемые изометрические уровни, над которыми летает управляемый игроком самолётик. Год спустя, в 1983 году, была выпущена аркадная игра Congo Bongo ( англ. ) [13] , работавшая на тех же игровых автоматах, что и Zaxxon. В этой игре персонаж перемещается по большим изометрическим уровням, включающим трёхмерные подъёмы и спуски. То же самое предлагается и в аркадной игре Marble Madness (1984).

С выходом Ant Attack ( англ. ) (1983) для ZX Spectrum изометрические игры перестали быть изюминкой только аркадных игровых автоматов и пришли также и в домашние компьютеры. Журнал CRASH присудил этой игре 100 % в категории «графика» за новую «трёхмерную» технологию. [14] Год спустя для ZX была выпущена игра Knight Lore, которая расценивается как революционное произведение [15] , определившее последующий жанр изометрических квестовых игр [16] . На домашних компьютерах было отмечено столько изометрических игр-последователей Knight Lore, что эта игра стала считаться вторым наиболее клонируемым образцом программного обеспечения после текстового редактора WordStar ( англ. ) . [17] Среди клонов большой успех имела игра Head Over Heels (1987) [18] . Однако, изометрическая проекция не ограничивалась только аркадами и квестовыми играми — например, стратегическая игра Populous (1989) также использовала изометрическую перспективу.

На протяжении 1990-х некоторые очень успешные игры вроде Civilization II и Diablo использовали фиксированную изометрическую перспективу. С приходом 3D ускорителей на персональные компьютеры и игровые консоли игры с трёхмерной перспективой в основном переключились на полноценную трёхмерность вместо изометрической перспективы. Это можно видеть в преемницах вышеназванных игр — начиная с Civilization IV в этой серии используется полная трёхмерность. Diablo II, как и ранее, использует фиксированную перспективу, но опционально применяет перспективное масштабирование спрайтов на расстоянии, получая псевдо-трёхмерную перспективу. [19]

Комментировать
151 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector