MA TLAB教程:教你画三维曲线三维图形(含图形处理)制作三维动画
三维曲线
plot3函数与plot函数用法十分相似,其调用格式为:
plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n)
其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数,选项的定义和plot 函数相同。当x,y,z是同维向量时,则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时,则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线,曲线条数等于矩阵列数。
例绘制三维曲线。
程序如下:
t=0:pi/100:20*pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
z=t.*sin(t).*cos(t);
plot3(x,y,z);
title('Line in 3-D Space');
xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');
三维曲面
1.产生三维数据
在MA TLAB中,利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为:
x=a:d1:b; y=c:d2:d;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
语句执行后,矩阵X的每一行都是向量x,行数等于向量y的元素的个数,矩阵Y的每一列都是向量y,列数等于向量x的元素的个数。
2.绘制三维曲面的函数
surf函数和mesh函数的调用格式为:
mesh(x,y,z,c):画网格曲面,将数据点在空间中描出,并连成网格。surf(x,y,z,c):画完整曲面,将数据点所表示曲面画出。
一般情况下,x,y,z是维数相同的矩阵。x,y是网格坐标矩阵,z 是网格点上的高度矩阵,c用于指定在不同高度下的颜范围。例绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y))-x/10。
程序如下:
[x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi); %在[0,4pi]×[0,4pi]区域生成网格坐标
z=sin(x+sin(y))-x/10;
mesh(x,y,z);
axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]);
此外,还有带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz。其用法与mesh类似,不同的是meshc还
在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线,meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。
例在xy平面内选择区域[-8,8]×[-8,8],绘制4种三维曲面图。程序如下:
[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);
z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps);
subplot(2,2,1);
mesh(x,y,z);
title('mesh(x,y,z)')
subplot(2,2,2);
meshc(x,y,z);
title('meshc(x,y,z)')
subplot(2,2,3);
meshz(x,y,z)
title('meshz(x,y,z)')
subplot(2,2,4);
surf(x,y,z);
title('surf(x,y,z)')
3.标准三维曲面
sphere函数的调用格式为:
[x,y,z]=sphere(n):generates three (N+1)-by-(N+1) matrices so that SURF(X,Y,Z) produces a unit sphere.
cylinder函数的调用格式为:
[x,y,z]= cylinder(R,n),其中r为圆周半径,n为组成圆周的点数。MA TLAB还有一个peaks 函数,称为多峰函数,常用于三维曲面的演示。
例绘制标准三维曲面图形。
程序如下:
t=0:pi/20:2*pi;
[x,y,z]= cylinder(2+sin(t),30);
subplot(2,2,1);
matlab等高线填充颜surf(x,y,z);
subplot(2,2,2);
[x,y,z]=sphere;
surf(x,y,z);
subplot(2,1,2);
[x,y,z]=peaks(30);
surf(x,y,z);
其他三维图形
在介绍二维图形时,曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形,它们还可以以三维形式出现,使用的函数分别是bar3、stem3、pie3 和fill3。
bar3函数绘制三维条形图,常用格式为:
bar3(y)
bar3(x,y)
stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图,常用格式为:
stem3(z)
stem3(x,y,z)
pie3函数绘制三维饼图,常用格式为:
pie3(x)
fill3函数等效于三维函数fill,可在三维空间内绘制出填充过的多边形,常用格式为:
fill3(x,y,z,c)
例绘制三维图形:
(1) 绘制魔方阵的三维条形图。
(2) 以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x)。
(3) 已知x=[2347,1827,2043,3025],绘制饼图。
(4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄三角形。
程序如下:
subplot(2,2,1);
bar3(magic(4))
subplot(2,2,2);
y=2*sin(0:pi/10:2*pi);
stem3(y);
subplot(2,2,3);
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