行业见解

什么是边界表示 (B-Rep)?

B-Rep,或 边界表示,是您在进行任何涉及3D建模的研究时可能会遇到的术语。在计算机中,它是表示3D形状的最流行方法。对于那些考虑开发利用3D技术的应用程序的人、使用这些工具的人或参与相关行业的任何人,理解B-Rep的基础知识是有用的。

如何在计算机上表示3D物体

虽然现代软件大多数时候让我们可以规避这一点, 但所有输入计算机的内容都归结为数学。在计算机中表示3D形状时,需要将它们分解成定义3D空间实体的方程。

对于像球形那样的形状,这很简单:一个方程就可以定义整个结构。对于其他形状,这个过程要复杂得多。

一个好的学习起点是圆柱体。没有一个方程能完整地定义这种形状:它们会使圆柱体的高度无限。为了防止这种情况,我们需要为形状的 上下面 建立边界。这给圆柱体的高度以定义,但上下面仍然未定义。B-Rep通过定义实体体积的限制造用,因此我们需要封闭圆柱体的两端。

为此,我们将其分为三个组件: 圆柱侧面 (由简单方程和边界定义), 上平面表面, 和 下平面表面。下一个要解决的问题是如何表示两个平面表面。默认情况下,平面是无限的,因此与圆柱侧面一样,我们必须设定边界以正确表示形状。对于我们的圆柱体,它们完全是相同的 边界 ,我们用它来定义 圆柱侧面。

圆柱体有三个面,每个面都有自己的方程和边界。在B-Rep理论中,我们称这些方程为“几何”,而面/边界为“拓扑”。

如何在计算机中表示立方体

就像圆柱体一样,立方体不能通过单个方程在3D空间中定义。我们必须再次将其分解为其面和边界。每个面的方程(或几何)相对简单,但边界则具有挑战性。边界是四条直线,就像之前的平面一样,未定义的线是无限的。在计算机中,我们通过定义线的起点和终点来解决这个问题。

继续讨论我们的立方体,我们将使用西门子 Parasolid中使用的一些术语,它是 Tech Soft 3D 自豪地销售的领先3D几何内核。

Parasolid中的B-Rep

在 Parasolid中,直线被表示为边或鳍。边代表曲线的拓扑,并且独立于其他线。鳍则作为环的一部分。

在我们的立方体上,我们有六个面,每个面连接到一个平面几何和环拓扑。每个环由四个鳍组成,每个鳍由一条线和一个顶点(终点)组成。

在B-Rep中,层次结构对于功能性软件和理解过程如何运作至关重要。看到建模内核的每个元素是由其他实体构成的,您可以更好地理解我们如何将数学转换为对象的3D表示。B-Rep能够通过其几何和拓扑来表示任何3D形状。

如果您有兴趣了解Parasolid能为您做什么,请查看我们的 Parasolid产品页面 或阅读 《7个考虑将建模内核切换到Parasolid的理由》