PPT3D绘图重要功能-车削

学术教育 2024-10-18 08:04 江苏

意义：PPT3D造型的重要补充

1. PPT3D功能的严重限制

众所周知，PPT制作三维图形，只能通过给二维形状添加“深度”和“棱台”实现。然而：

对于“深度”参数：只能为形状添加“厚度”，得到柱状、平板状结构；
对于“棱台”参数：PPT的棱台类型仅有12种，每种棱台只可调节其棱台高度、宽度两个参数。

比如给圆环添加“深度”可快速制作出圆筒，但PPT却很无法制作“锥桶”或者弯曲的通道：

比如给正圆添加“棱台”可制作出球体、锥体等三维图形，但PPT却无法制作出3D的球体/锥体剖面或者壳层：

再比如下图中的葫芦、杯碗、曲面等，都超出了PPT的功能范围。

因此自PPT三维功能诞生以来，其三维造型能力就受到了严重的限制。

2.车削：PPT三维绘图的重要补充

为解决以上问题，在ThreeD中，我们开发了一个“车削”功能。

“车削”一词源于车床加工，加工过程中，移动的车刀对旋转的工件进行切削，从而将柱形的材料加工成各种曲面：

ThreeD 的车削功能，尽管原理与车削加工不同，但得到的三维图形特征与车削加工件非常类似。

车削功能入口位置：ThreeD选项卡左侧，三维造型功能区

以锥桶为例，只需先绘制一个平行四边形作为筒壁的纵截面，再设置截面的旋转轴，即可一键生成3D锥桶：

同样的方法，通过绘制不同的截面图形，我们可以轻松得到不同的3D图形，甚至设置其剖面：

五组参数，万种可能

车削功能基于积分法，其工作原理简单地说，是先将剖面图形（即选中的图形）横向切成多片，再根据切片尺寸生成不同大小的薄片，最后将生成的薄片由上到下垂直堆积起来，从而得到3D形状。

车削功能有五组参数，灵活调整这些参数，可以得到无数不同的车削效果：

1. 精细vs简单模式

此参数代表积分薄片的堆积方式：

简单模式下：所有薄片的厚度一致，薄片之间的距离相等；
精细模式下：各个积分薄片的厚度和距离视剖面图形轮廓形状而定，简单地说，薄片该厚的地方厚，该薄的地方薄，所得的三维图形相对于简单模式往往更加精细。

例如使用半圆为剖面图形，放大视图后，可以看到两种模式的区别：

在同样的密度下，精细模式生成的薄片数量一般比简单模式更大，消耗更多CPU运算资源；

要达到相同的三维图形精细度，精细模式需要的密度比简单模式更小，最终所需的积分薄片也比简单模式更少，所消耗的CPU资源也更少。

2. 密度

密度即积分密度，取值范围为正数。在简单模式下，若密度=1，若剖面图形的高度为（n）磅，则会切分成n*1=n个薄片。对于同一个剖面图形，密度越大，则生成三维图形所需的薄片越多，得到的图形越精细，同时需要的CPU运算资源就越多，从而造成PPT卡顿。

因此密度取值不宜过大。在“精细”模式下，不宜超过2；“简单”模式下，不宜超过4。一般来说，在精细模式下，密度=1即可得到很好的效果。

3. 旋转轴

剖面图形进行车削时的旋转轴，也就是生成的3D图形的中心轴。

点击旋转轴“设置”按钮，则页面会出现一条红色的直线，此直线即为旋转轴。旋转轴可根据需要进行左右移动。
若未设置旋转轴时，使用默认旋转轴，默认旋转轴为页面中心。

生成的车削三维图形形状是由剖面图形与旋转轴的相对位置决定。通过鼠标拖拽改变剖面图形或旋转轴在页面上的位置，都可以改变两者的相对位置。

当旋转轴穿过剖面形状时，所得的形状由图形轮廓上距旋转轴更远的点决定。
对于一个Y轴对称图形，若需使其围绕自身对称轴进行车削，可将此对象居中到页面中心，再直接使用默认坐标轴。

4. 剖面

勾选“启用剖面”，可生成带有剖面的车削三维图形。车削工具提供了起始角度和终止角度两个可调节参数。在俯视图角度下，其剖面位置如下图所示：

通过使用不同的剖面参数，我们就可以得到不同的纵剖三维车削图形：

5. 赋形

通过“赋形”功能，可以将截面运用在任何形状上。

勾选“赋形”后，选中一个形状，点击“拾取”，即可将设置其轮廓为车削路径。

例如，通过拾取不同的形状进行赋形，使用同一个剖面形状，可得到不同的三维图形：

因此，ThreeD插件以车削赋形的方式打破了PPT的棱台种类限制。通过赋形，可以将任意形状（剖面图形）转化为棱台，添加到所需要的形状（赋形）上。

疑难问题，各个击破

1. 适用对象

此功能适用于PPT的二维自定义图形；
为了得到预期的效果，截面图形在纵向上应保持凸型，不要出现纵向的凹陷：

因此要制作空心球体，需要使用圆环的一半作为剖面图形，而不能使用完整的圆环：

2. 纵向内凹图形的车削

若必须对带有纵向内凹的形状进行车削，可首先将其拆分成不含内凹的多个图形，分别进行车削后再组合：

3. 选框超过图形边缘时的车削

当图形的选框超过其边缘时，若直接进行车削，则车削的结果会带有瑕疵。对于此种情况，可先通过将其与其他形状进行布尔运算，得到选框与图形边缘完全贴合的形状后，再进行车削：

4. 以线条为剖面形状进行车削

线条无法直接用作剖面形状。若需使用线条作为截面，可先使用英豪插件的“线条扩展”功能，将线条转换为形状后再进行车削：

5. 赋形的剖面

勾选“赋形”后，无法再通过“启用剖面”设置其纵剖面。若要设置带有剖面的赋形车削，可对得到的车削图形进行批量布尔运算：

1.将图形切换到俯视图；

2.插入用于布尔运算-剪除的图形，并将移动到剪切位置；

3.解除车削图形组合，再同时选中剪除图形，在英豪插件中点击批量布尔-剪除，然后删除剪除图形；

4.重新组合车削积分对象，添加三维旋转；

以上方法不仅适合制作赋形车削的剖面，也适合所有车削三维图形。

6. 车削图形的透明材质

由于车削图形是由众多薄片积分而成，无法再使用“最浅”材料获得透明材质。另一方面，使用“精细”模式进行车削，由于薄片的厚度、分布不均等，图形透明后会产生透明度不均一的问题。

因此要给车削图形添加透明材质，一方面，应在“简单”模式下进行车削，另一方面，推荐使用两种材料：

材料：半透明粉；
材料：柔边缘，并通过调整积分薄片填充色的透明度改变图形的整体透明。

车削瑕疵的修复

和PPT自带棱台相比，车削赋形为用户提供了超高的自由度。然而由于车削赋形基于积分法，造成车削三维图形容易产生三种缺陷。

1. 图层错位的修复

由于PPT本身三维功能的缺陷，由于车削图形图层众多，当图层距离人眼的顺序与图层的前后顺序不一致，显示容易发生错位。

图层错位一种典型的表现就是纵剖面上的斜线状/网格状纹理。对于这种情况，只需点击ThreeD“图层重排”按钮即可修复：

图层错位另一种情况是，有些旋转角度下，图形不能呈现应有的光影效果，此时也只需点击“图层重排”即可修复：

若车削对象内嵌套了组合，则需先点击ThreeD“组内打散”，再点击“图层重排”。

2. 锯齿的修复

对于车削图形边缘的锯齿问题，是由于在当前视图下，积分密度较低导致。这种瑕疵可通过使用精细模式、增加积分密度解决。一般在精细模式下、当积分密度达到1时，在视图缩放比例低于100%时，边缘锯齿已经可以忽略。

除了边缘锯齿问题，在很多旋转角度下，在图形非边缘区域也会表现出明显的积分锯齿痕迹，尤其在图形上的暗部区域，这种锯齿会更加明显：

上图中，积分密度已经达到1，再增加积分密度一方面会大幅增加CPU资源消耗，另一方面又容易加重摩尔纹。对于这种情况，压制锯齿一般有两种处理方式：

1. 更改光源角度/光源类型，减轻图形的明暗对比，可有效减淡锯齿瑕疵。例如：

2. 使用较大的剖面图形进行车削，完成全部插图绘制后，将车削相关图形转为图片，再缩小到所需尺寸，可达到相当理想的效果：

3. 摩尔纹的修复

制作车削图形时，随着积分密度的增加，图形的精细度提高，锯齿减轻，但与此同时，会加重摩尔纹现象。如下图，波纹状的圆圈瑕疵就是摩尔纹：

摩尔纹的问题是由于积分图形的特性和PowerPoint渲染机制造成的。

当我们对PPT的视图进行缩放时，摩尔纹的呈现是不稳定的：有时会出现甚至加重，有时会减轻甚至完全消失。那么如何确定最终导出的图片是否有摩尔纹呢？最终导出的图片以PPT视图缩放为100%时为准。若100%时，摩尔纹不存在，则最终导出的图片就不会有摩尔纹。

那么如何才能消除视图缩放100%时的摩尔纹呢？

选中车削图形，按住Ctrl键滚动鼠标滚轮，增大视图缩放比例，可以看到，随着缩放比例的增大，图形的锯齿变得越来越明显，同时摩尔纹会逐步减少、淡化甚至消失不见。

假定视图缩放为400%时，摩尔纹已经淡化到可以接受，则可在所有图形完成后，使用ThreeD“超级缩放”，首先将图形放大4倍，再使用OneKey插件一键转图功能将其转为图片，最后再缩小4倍即可：

尽量避免积分卡顿问题

PPT绘图卡顿的原因是多方面的，如果你的PPT绘图过程中发生了卡顿，请先阅读以下文章：

具体到车削功能，由于其基于积分原理，每个车削图形都是由数十个乃至数百个薄片堆积而成，因而使用车削制作的图形，编辑时会略有卡顿，这是正常现象。

然而，当密度参数设置不合理，或剖面图形尺寸过大，导致生成车削图形需要生成上千乃至更多的薄片时，卡顿问题就会变得非常严重。

在简单模式下：

积分密度ρ = 数量 / 积分长度，单位是（个/磅）

因此积分薄片的总数量=ρ*积分长度。

在精细模式下，其积分薄片总数与形状尺寸和密度同样呈线性正相关。

由于积分密度的单位是(个/磅)，而不是(个/厘米)。PPT中，1厘米=28.35磅。当积分长度为10厘米，积分密度为1时，则薄片总数为283个。283这个数量并不多，但如果你在一幅图中使用了5个这样的图形，元素总数就会超过1400个，这就容易卡顿了。

因此在使用车削时，为避免卡顿：

必须注意限制剖面图形尺寸，尽可能小一些；
积分密度不要太大，精细模式下，一般选择1就够了，对精度要求较高时，尽量不要超过2；
对于已经完成的部分，若不需要再做修改，可以在备份原图后，将其原位转图、或选择性粘贴为图片。

延伸教程

3D剖面球体结构的画法：

环糊精、葫芦脲、杯芳烃的画法：

烧瓶的画法：

ThreeD插件获取方式

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ThreeD插件支持平台

ThreeD插件支持Windows 7及以上版本，支持Windows11。不支持MacOS。
ThreeD插件兼容PowerPoint 2010及以上版本，推荐使用PowerPoint 2016及以上版本。不支持WPS。
ThreeD插件制作的图形，PowerPoint2007以上版本均可打开，可脱离插件进行查看和编辑。

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