Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

троицкая, бутузува

.pdf
Скачиваний:
153
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
1.9 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Кафедра инженерной и компьютерной графики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ТЕМЫ «ТЕНИ В ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРОЕКЦИЯХ, ПЕРСПЕКТИВЕ И АКСОНОМЕТРИИ»

Составители Н. А. ТРОИЦКАЯ Г. Н. БУТУЗОВА

Владимир 2009

1

УДК 514.18(07) ББК 22.151.3я7 М54

Рецензент

Доктор педагогических наук, профессор зав. кафедрой технической графики и декоративно-прикладного искусства Владимирского государственного гуманитарного университета

Е.П. Михеева

Печатается по решению редакционного совета Владимирского государственного университета

Методические указания к изучению темы «Тени в М54 ортогональных проекциях, перспективе и аксонометрии» / Владим. гос. ун-т ; сост.: Н. А. Троицкая, Г. Н. Бутузова. –

Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2009. – 72 с.

Содержат основные теоретические положения и практические рекомендации для выполнения практических работ по дисциплине «Начертательная геометрия», раздел «Тени». Подробно рассмотрены основные геометрические правила и приёмы построения теней на различных геометрических телах и примеры построения контуров собственных и падающих теней на архитектурных элементах.

Предназначены для студентов 1-го и 2-го курсов архитектурностроительного факультета, обучающихся по специальностям 230201 – информационные системы и технологии (системы компьютерной графики и мультимедиа технологии) и 270301 – архитектура. Могут быть использованы при выполнении курсовых и дипломных проектов по архитектуре и дизайну.

Ил. 70. Библиогр.: 5 назв.

УДК 514.18(07) ББК 22.151.3я7

2

ВВЕДЕНИЕ

Светотень играет роль формообразующего фактора в восприятии любого пространственного предмета. Чертежи, выполняемые в процессе архитектурного проектирования, должны быть наглядными и давать наиболее полное представление об объемно-пространственной структуре объекта, композиционном решении, внешнем облике здания, его пластическом решении, рельефности поверхности и т. д. Тени на архитектурном чертеже дают возможность немного приблизить восприятие плоского изображения к восприятию реального объекта в натуре.

Архитектурные памятники различных эпох свидетельствуют о том, что мастера прошлого умело использовали архитектурное качество светотени. В египетской архитектуре при ярком и высоком солнце даже незначительные рельефы давали выразительную фактуру стен. Особенно умелое применение архитектурных качеств света и тени можно увидеть в сооружениях Греции и Рима. Мастера эпохи Возрождения в совершенстве использовали формообразующие свойства светотени. Леонардо да Винчи говорил, что «рельефность происходит от теней и света, или, другими словами, от светлого и темного. Итак, кто избегает теней, избегает славы искусства».

Восприятие архитектурного чертежа с изображением светотени значительно приближается к восприятию реального объекта. Даже одно изображение, дополненное нанесением теней, позволяет представить пространственную форму объекта. Например, зная масштаб чертежа, можно без плана определить размер или «вынос» любой выступающей от плоскости фасада

3

части здания по ширине тени. Аналогичную роль могут выполнять тени и на чертежах генеральных планов. По величине тени, падающей на землю, можно судить о высоте зданий. Таким образом, светотень компенсирует отсутствие третьего измерения (на плане – высоты, на фасаде – глубины). Неточное построение теней ведет к ошибкам в оценке объемно-пространственной композиции сооружения.

Изображение светотени на чертеже состоит из двух этапов: первый – это построение контуров теней и второй – выявление и передача градаций освещенности с учетом физических закономерностей и «воздушной» перспективы.

Тени могут быть построены как при искусственном освещении объекта, так и при естественном солнечном освещении. В первом случае источник света расположен от объекта на незначительном расстоянии. При этом лучи света образуют конический пучок лучей, центром которого является источник света. При естественном освещении источник света удален в бесконечность и световые лучи параллельны друг другу.

Примеры выполнения некоторых заданий приведены в приложении.

4

Р А З Д Е Л 1

ТЕНИ В ОРТОГОНАЛЬНЫХ ПРОЕКЦИЯХ

1.1. О С Н О В Н Ы Е С В Е Д Е Н И Я

При построении теней в ортогональных проекциях направление лучей света принимают параллельным направлению диагонали куба, грани которого параллельны плоскостям проекций (рис. 1). Проекциями диагонали куба являются диагонали квадратов. Проекции световых лучей в этом случае составляют с осью х угол 45º (см. рис. 1).

Такое «стандартное» направление световых лучей создает определенные преимущества при построении теней и выполнении архитектурного чертежа, так как облегчает построения и дает возможность «видеть» расположение элементов здания, понять форму, пропорции и размеры элементов объекта по ве-

личине тени, отбрасываемой отдельными частями здания.

 

Принятое

на-

A2

 

 

 

 

правление луча обра-

 

2

 

3

S2

 

 

зует углы 35º со все-

 

 

 

 

A

S3

 

 

 

ми плоскостями про-

S

 

5

 

екций. На рис. 2

по-

B=B1=B2

 

 

 

 

 

S1

1

3

4

казано графическое

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

построение угла

35º.

Рис.2

 

 

Рис.3

 

Сравнивая рис. 1 и 2,

Рис. 1

 

 

Рис. 2

 

 

 

 

 

 

можно заметить, что линия (2 5) является натуральной величиной диагонали (А В), она совмещена на рис. 2 с плоскостью квадрата. Отношение стороны (1 2) к диагонали (2 5), равное 0,7, часто используют при построении теней.

5

5

Иногда для упрощения построений удобнее пользоваться линиями, перпендикулярными к указанному направлению, т.е.

 

под углом 55º. На рис. 3 дана диа-

55o

грамма, позволяющая строить углы

35o

35 и 55º к горизонтальной и верти-

 

кальной линиям.

 

Если поставить на пути свето-

35o

вых лучей непрозрачный предмет,

то часть его будет освещенной, а

 

55o

другая часть – неосвещенной. Не-

Рис.4

освещенная часть поверхностей

Рис. 3

 

предмета находится в собственной тени. Линия, ограничивающая эту тень, называется грани-

цей, или контуром собственной тени. Тень, упавшая от предмета на любую поверхность, называется падающей. Линию, ограничивающую эту тень, называют границей (или контуром) падающей тени. Лучи света, касательные к

поверхности предмета,

образуют

лучевую

поверхность,

 

S

которая

обертывает

поверхность

 

 

 

 

предмета.

 

Если

поверхность

 

 

 

 

предмета кривая, то оберты-

 

 

 

 

вающая

лучевая

поверхность

 

 

 

 

цилиндрическая. У многогран-

 

 

 

 

ников обертывающая

поверхность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

призматическая.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4

 

 

 

На рис.

4 видно,

что

граница

 

 

 

 

собственной

тени является

линией

касания обертывающей цилиндрической поверхности с заданным телом, а контуром падающей тени − тень от контура собственной тени.

6

1. 2. Г Е О М Е Т Р И Ч Е С К И Е О С Н О В Ы

 

П О С Т Р О Е Н И Я Т Е Н Е Й

 

 

Построение теней представляет собой решение основной

позиционной задачи начертательной геометрии – нахождение

точки пересечения светового луча с плоскостью или поверхно-

стью, на которую падает эта тень.

 

 

 

 

 

Тень от точки. Тенью от

А2

 

В2

 

 

точки на плоскости проекций

S2

 

 

 

B2t

является след светового луча на

 

 

 

x12

 

 

 

 

плоскости проекций. На рис. 5

S1

 

A1t

 

 

тень от точки

А падает на го-

 

 

 

 

 

В1

 

 

 

 

 

ризонтальную

плоскость

про-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

екций, а от точки В – на фрон-

А1

 

Рис.5

 

 

тальную. Точка А находится

 

 

 

 

 

Рис. 5

 

 

 

 

Рис.5

 

 

ближе к горизонтальной плос-

 

 

 

 

 

кости проекций, чем к фронтальной, поэтому световой луч

раньше достигает горизонтальной плоскости

A1t (см. рис. 5), а

точка В ближе к фронтальной плоскости –

тень ее оказывается

на фронтальной плоскости B2t.

 

 

 

 

 

Тень прямой. Для построения тени прямой на плоскость

достаточно найти тени от

 

 

A2

 

 

 

двух ее точек и соединить

 

 

 

 

 

 

их. Если тени концов от-

C2

 

A2t=N2=N

резка оказались на разных

 

 

 

 

 

 

M1=M

плоскостях проекций, то

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тень прямой будет распо-

2

 

 

N1

 

М2

 

 

C

 

ложена на двух плоско-

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стях проекций

и иметь

B =B

1

 

 

 

 

точку излома. На рис. 6

1t

A1

Рис. 7

 

 

 

 

точка В принадлежит го-

 

Рис. 6

 

 

ризонтальной

плоскости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

проекций, следовательно В = В1 = В1t, так как если точка лежит в плоскости, тень от нее совпадает с самой точкой. Тенью точки А является фронтальный след проходящего через нее луча A2t=N2=N. Соединить точки, лежащие на разных плоскостях проекций, нельзя, поэтому следует строить мнимую тень точки А на горизонтальную плоскость проекций, на рис. 6 точка М = = М1. Обратите внимание на то, что мнимая тень М1 находится на одном уровне с действительной тенью точки А, это позволяет сократить линии построения и не проводить отрезки прямых (N1 M1) и 1 М2). Соединив B1t c M1, получим тень прямой (АВ) на горизонтальную плоскость проекций. Она пересекается с осью в точке Ct, которая является тенью некоторой точки С, (на рис. 6 изображена лишь ее фронтальная проекция С2). Тень прямой (А В) в этой точке преломляется и становится ломаной линией

(A1t Ct B2t).

А2

В2

Тени прямых частного положения.

Если прямая параллельна плоскости, то

S2

 

 

 

 

тень ее на эту плоскость равна и парал-

 

 

 

 

 

 

лельна самой прямой. На рис. 7 тень (A1t

S1

A1t

 

B1t

B1t) равна и параллельна ее горизонталь-

А1

 

ной проекции 1 B1).

 

 

Представляет интерес горизонталь,

 

 

В1

 

 

расположенная под углом 45º к фрон-

 

 

 

 

РисРис.7. 7

тальной плоскости проекций. Такую го-

ризонталь называют биссекторной. На рис. 8, а изображена горизонталь (АВ). Ее конец А расположен на фронтальной плоскости проекций, и тень от него совпадает с самой точкой A2t = A2,

там же видим, что тень от биссекторной горизонтали располагается на фронтальной плоскости проекций с уклоном 1:2.

Тень от горизонтали, параллельной лучевой плоскости, (рис. 8, б) на фронтальной плоскости располагается верти-

кально.

8

 

Тень прямой, перпендикулярной плоскости проекций, совпа-

дает с проекцией луча на эту плоскость. На рис. 9 видим, что

тень

от

горизонтально-

 

 

 

2H

 

 

 

A2

B

2

проецирующей

прямой

(АВ)

 

A=A

B

2

 

 

 

 

 

 

2

2t

 

 

 

 

 

B2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на горизонтальную плоскость

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

A2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проекций

расположена

под

 

 

 

1:2

 

 

 

x12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

углом

45º

к оси,

т.е. совпада-

x

 

 

45

 

 

 

45

 

ет с

направлением горизон-

12A1

 

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

тальной

проекции луча.

 

а)

 

 

РРисис..98

 

б

Aa

 

 

 

 

 

 

б)

 

Проекция

тени

верти-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кальной прямой на наклонную плоскость, па-

A2

 

 

 

раллельную оси OX на фасаде, изображается с

 

 

 

углом наклона, равным уклону плоскости. На

 

 

 

 

рис. 10 изображены фронтальная и профиль-

B2

 

 

 

ная

(вид

справа)

проекции

профильно-

 

 

 

A1t

проецирующей плоскости. По построению

 

 

 

 

 

 

 

видно, что треугольники B3A3A3t и B2A2А2t рав-

 

 

 

 

ны по двум сторонам и углу между ними,

 

A1=B1=B1t

значит, равны и углы α.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9

 

 

Проекция тени на любую поверхность от

 

 

 

 

прямой, перпендикулярной плоскости проекций, совпадает с

проекцией луча на эту плоскость, а на другой плоскости проек-

ций повторяет контур нор-

A3

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

мального сечения этой по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

верхности, повернутый влево.

 

 

 

A3t

 

 

 

 

 

A2t

Тень вертикальной прямой на

 

 

 

 

 

 

 

 

цилиндрическую поверхность

 

 

 

A α

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

образующими

параллель-

B

=B

 

 

 

 

B =B

 

 

ными оси ОХ повторяет нор-

3

 

3 t

 

 

 

2

2 t

 

 

 

 

 

 

Рис. 10

 

 

 

 

мальное сечение (профиль)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этой поверхности (рис. 11). Тень вертикального участка ВС яв-

ляется точной копией профиля карниза.

На рис. 11 изображены

9

две профильные проекции (виды слева и справа) и показано по-

строение нескольких точек. На виде слева профиль расположен

B

3

A

3

A2=B2 =A2t

A3

зеркально, а на виде справа па-

раллельно тени. Из-за большей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наглядности в практике архи-

 

 

 

 

B2t

 

тектурного

проектирования

 

 

 

K2

K2t

 

применяется вид справа. Тень

 

 

 

 

 

от фронтально-проецирующего

 

1

 

 

 

C

участка совпадает с

направле-

C 3

 

 

 

3

нием

фронтальной

проекции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11

 

луча.

 

 

 

1.3.Т Е Н И О С Н О В Н Ы Х ПЛОСКИХ Ф И Г У Р

Тень, падающая от плоской фигуры на параллельную ей плоскость, отбрасывает тень, равную по величине и форме самой фигуре. На рис. 12, а показано построение тени горизон-

A2 B2

 

С

 

 

О2

 

тально

расположенного

 

2

 

 

треугольника АВС.

Для

X12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X12

 

 

 

 

этого

достаточно

по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1t

 

 

B1t

 

 

 

 

строить тень от одной из

A1

 

 

 

B1

 

 

 

О1t

его вершин A1t. На рис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12, б видим, что для по-

 

 

 

 

 

C1t

 

О1

строения тени

круга

 

 

 

 

 

 

можно

построить

лишь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тень его центра О – О1t,

 

 

а

1

 

Рис. 12

б

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

б)

так как тенью круга бу-

 

 

 

 

Рис.1 2

 

 

 

 

 

дет такой же круг. Если фигуры расположить параллельно фронтальной плоскости проекций, то натуральная величина тени получится на фронтальной плоскости.

10