前言
在3D图形开发中，创建复杂的几何对象往往需要扎实的数学基础和大量的计算工作。然而，借助强大的开源工具包 HelixToolkit，开发者可以轻松实现从平面圆到立体球的转变，而无需手动计算点和三角区域。
本文将介绍如何通过 HelixToolkit 在 WPF 中快速创建常见的3D几何对象（如立方体、球体、圆柱、圆锥等），并通过简单的代码示例展示其实现过程。
正文
从平面圆到立体球
不是简单的算法就可以实现的，需要数学基础
需要借助工具HelixToolkit，不需要计算点和三角区域，自动计算
添加Nuget引用
HelixToolkit.WPF
1、立方体AddBox
参数：中心点位置为xyz的一半，xyz的坐标
//Point3D center, Box模型的中心位置 在xyz一半的位置
//double xlength,
//double ylength,
//double zlength
meshBuilder.AddBox(new Point3D(1.5, 2, 2.5), 3, 4, 5);
2、球体AddSphere
参数：中心位置，半径，表面细分，分的越细越球表面平滑，默认32，其实不用太高的平滑度
//Point3D center, double radius = 1, int thetaDiv = 32, int phiDiv = 32
//meshBuilder.AddSphere(new Point3D(0, 0, 0), 3, 40);
//球AddEllipsoid椭球
显示未一个圆
调整光源，自然光没有光影层次
增加一个点光源位置
只有点光源的效果
调低自然光亮度为#DDD暗一点
其它位置也不会太暗，有环境光加亮
<Model3DGroup>
<AmbientLight Color="#DDD"/>
<PointLight Position="0.2,10,10"/>
</Model3DGroup>
3、任意多边形AddPolygon
参数就是一个点的集合
List<Point3D> ps = new List<Point3D>();
ps.Add(new Point3D(0, 0, 0));
ps.Add(new Point3D(2, 0, 0));
ps.Add(new Point3D(3, 5, 0));
ps.Add(new Point3D(0, 1, 0));
meshBuilder.AddPolygon(ps);
点必须是连续的顺时针
3,5,1，Z轴1，不是个平面也是可以的，不能旋转视角，看不出来
4、圆柱体AddCylinder
参数：空间中两个点可以随意，不一定是垂直水平的
//Point3D p1, 圆柱的起点
//Point3D p2, 圆柱的终点
//double diameter, 圆柱的直径
//int thetaDiv 表面细分 ，表面的光滑度
//最后两个参数：将圆柱下端、上端密封起来（注意：这时候之前的直径参数变为半径）
meshBuilder.AddCylinder(
new Point3D(0, 0, 0),
new Point3D(0, 0, 4),
1.5,
40, true, true);
空心的，直径
meshBuilder.AddCylinder(
new Point3D(0, 0, 0),
new Point3D(0, 0, 4),
3,
40);
5、圆锥AddCone
圆锥如果上下半径一直，也是一个圆柱
顶部半径为0就是圆锥
//Point3D origin, 源点，起点
//Vector3D direction, 另一端的方向
//double baseRadius, 底座的半径
//double topRadius, 顶部的半径
//double height, 高度
//bool baseCap, 是否封底
//bool topCap, 是否封顶
//int thetaDiv 表面细分
meshBuilder.AddCone(
new Point3D(0, 0, 0),
new Vector3D(0, 0, 1),
2,
0,
5,
true, true, 40
);
细分设置3
就是金字塔形
6、扫掠，由线平移成面
完整示例代码
private void HTCreate()
{
ModelUIElement3D modelUIElement3D = new ModelUIElement3D();
GeometryModel3D model3D = new GeometryModel3D();
modelUIElement3D.Model = model3D;
// HelixToolkit工具包创建的3D对象
MeshBuilder meshBuilder = new MeshBuilder();
////Point3D center, Box模型的中心位置 在xyz一半的位置
////double xlength,
////double ylength,
////double zlength
///
//// 添加一个立方体 3*4*5 1.5 2 2.5
//meshBuilder.AddBox(new Point3D(1.5, 2, 2.5), 3, 4, 5);
// 添加一个圆球
// Point3D center, double radius = 1, int thetaDiv = 32, int phiDiv = 32
//meshBuilder.AddSphere(new Point3D(0, 0, 0), 3, 40);//球AddEllipsoid椭球
// 添加一个任意多边形
//List<Point3D> ps = new List<Point3D>();
//ps.Add(new Point3D(0, 0, 0));
//ps.Add(new Point3D(2, 0, 0));
//ps.Add(new Point3D(3, 5, 0));
//ps.Add(new Point3D(0, 1, 0));
//meshBuilder.AddPolygon(ps);
// 添加一个圆柱
//Point3D p1, 圆柱的起点
//Point3D p2, 圆柱的终点
//double diameter, 圆柱的直径
//int thetaDiv 表面细分 ，表面的光滑度
// 最后两个参数：将圆柱两端密封起来（注意：这时候之前的直径参数变为半径）
//meshBuilder.AddCylinder(
// new Point3D(0, 0, 0),
// new Point3D(0, 0, 4),
// 1.5,
// 40, true, false);
// 添加一个锥形
//Point3D origin, 源点，起点
//Vector3D direction, 另一端的方向
//double baseRadius, 底座的半径
//double topRadius, 顶部的半径
//double height, 高度
//bool baseCap, 是否封底
//bool topCap, 是否封顶
//int thetaDiv 表面细分
meshBuilder.AddCone(
new Point3D(0, 0, 0),
new Vector3D(0, 0, 1),
2,
0,
5,
true, true, 3
);
// 扫掠 指定一条线 沿着某个方向进行面的创建
// 自动创建 Positions / TriangleIndices，返回MeshGeometry3D
MeshGeometry3D mesh = meshBuilder.ToMesh();
model3D.Geometry = mesh;
DiffuseMaterial material = new DiffuseMaterial();
material.Brush = Brushes.Orange;
model3D.Material = material;
model3D.BackMaterial = material;
this.viewport.Children.Add(modelUIElement3D);
}
总结
通过本文的学习，我们了解了如何使用 HelixToolkit 工具包在 WPF 中高效创建各种3D几何对象。从立方体到球体，从简单的圆柱到复杂的扫掠形状，HelixToolkit 提供了丰富的 API 和简便的操作方式，极大地简化了 3D 图形开发的复杂性。同时，通过调整光源和材质，我们可以进一步增强 3D 对象的视觉效果。希望本文能为大家的 3D 开发提供有价值的参考，我们可以探索更多 HelixToolkit 的强大功能！
最后
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