MATLAB Function Reference

coneplot

3次元ベクトルフィールド内で、速度ベクトルを円錐としてプロット

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coneplot(X,Y,Z,U,V,W,Cx,Cy,Cz)
coneplot(U,V,W,Cx,Cy,Cz)
coneplot(...,s)
coneplot(...,'quiver')
coneplot(...,'method')
h = coneplot(...)

詳細

coneplot(X,Y,Z,U,V,W,Cx,Cy,Cz) は、速度ベクトルをベクトルが示す方向を向き、ベクトルの大きさに比例した円錐としてプロットします。

• X, Y, Z は、ベクトル場に対する座標。
• U, V, W は、ベクトル場を定義します。これらの配列は、同じ次元で、単調で、かつ、meshgridで作成されるような3次元の格子になっている必要があります。
• Cx, Cy, Cz は、ベクトル場の中の円錐の位置を定義します。

coneplot(U,V,W,Cx,Cy,Cz) は、引数X, Y, Zを省略していますが、[X,Y,Z] = meshgrid(1:n,1:m,1:p)であることを仮定しています。ここで、 [m,n,p]= size(U)です。

coneplot(...,s) では、MATLABは、グラフに適合するように円錐を自動的にスケーリングし、その後、スケーリング係数sを適用します。sを設定していない場合、1が使われます。s = 0の場合、自動的なスケーリングは行われません。

coneplot(...,'quiver') は、円錐の代わりに矢印で表現します(矢印を使った例題として、quiver3を参照してください)。

coneplot(...,'method') は、使用する内挿法を設定することができます。 methodには、つぎの文字列を設定することができます。linear, cubic, nearest。 linearは、デフォルトです(これら3つの内挿法の詳細は、interp3を参照してください)。

h = coneplot(...) は、円錐を表示するために使用するpatchオブジェクトのハンドルを出力します。ユーザは、setコマンドを使って、円錐のpropertiesを変更することができます。

注意

coneplot は、グラフに適合するように円錐を自動的にスケーリングします。しかし、各速度ベクトルについては、保存されています。

coneplotを読み込む前に、軸の縦横比を 1:1:1に設定しておくことをお勧めします。そして、これらの値は、daspectコマンドを使って、設定することができます。

daspect([1,1,1])

例題

この例題は、長方形の空間の中での空気の運動を表すベクトル3次元データに対して、速度ベクトルコーンを使ってプロットするものです。最終的なグラフは、データをより効率的に表すためにいくつかの強調法を使っています。つぎのものを含んでいます。

• コーンプロットは、風速の大きさと方向を示します。
• データレンジの範囲に配置されたスライス平面は、3次元でのコーンプロットに対する可視内容を与えるものです。
• 指向性をもつラィテングは、コーンの向きに沿った可視化された列方向を示します。
• ビュー調整とは、視点、投影タイプ、拡大等に関する選択を行なって、データの情報を最適に表す方法です。

データのロードと観察

風のデータセットは、6個の3次元配列を含みます。これらは、u, v, wが、x, y, zで指定された座標系に対する各ベクトル成分です。座標は、3次元の中でデータがサンプリングされる格子点構造を定義します。

データの範囲を設定して、スライス平面を配置する部分とコーンプロットとを行う位置を指定します(min, max)。

load wind
xmin = min(x(:));
xmax = max(x(:));
ymin = min(y(:));
ymax = max(y(:));
zmin = min(z(:));

コーンプロットの作成

• データ空間の中で、コーンをプロットしたい部分を決定します。つぎの例題は、xとyのフルレンジで8ステップを選択し、zの 3から15のレンジで4ステップを選択します(linspace, meshgrid)。
• coneplotをコールする前に、daspectを使って、axesの縦横比を設定します。そして、MATLABは、コーンの適切なサイズを決定することができます。
• デフォルトのサイズよりも大きなコーンを作成するために、5のスケーリングファクタを使って、コーンを描画します。
• 各コーンのカラーを設定します(FaceColor, EdgeColor)。

daspect([2,2,1])
xrange = linspace(xmin,xmax,8);
yrange = linspace(ymin,ymax,8);
zrange = 3:4:15;
[cx cy cz] = meshgrid(xrange,yrange,zrange);
hcones = coneplot(x,y,z,u,v,w,cx,cy,cz,5);
set(hcones,'FaceColor','red','EdgeColor','none')

スライス平面を付加

• sliceコマンド用のスカラデータを作成するため(風速に関する)ベクトル場の大きさを計算します。
• x-軸の xmin と xmax に沿って、y-軸の ymax、z-軸の zmin で、スライス平面を作成します。
• スライスのカラーが風速を示、エッジを描画しないように、内挿されたフェースカラーを指定します(hold, slice, FaceColor, EdgeColor)。

hold on
wind_speed = sqrt(u.^2 + v.^2 + w.^2);
hsurfaces = slice(x,y,z,wind_speed,[xmin,xmax],ymax,zmin);
set(hsurfaces,'FaceColor','interp','EdgeColor','none')
hold off

ビューの定義

• axisコマンドを使って、軸の範囲をデータのレンジに合わせます。
• viewで、azimuth = 30 、 elevation = 40 に設定します(rotate3d は、最適なビューを選択するために有効なコマンドです)。
• 遠近法を使って、より、現実的な表現を行います(camproj)。
• プロットをできる限り大きくするように、背景を少し拡大します(camzoom)。

axis tight; view(30,40); axis off
camproj perspective; camzoom(1.5)

背景にライトを付加

光源は、2つのスライス平面(surfaces) とコーンプロット(patches)に影響を与えます。しかし、各々に対して独立にライトの特性を設定することができます。

• 光源をカメラの右に付加し、Phong ラィテングを使って、コーンとスライス平面をスムーズにし、3次元的な外観を与えることができます(camlight, lighting)。
• 各スライス平面に対して、AmbientStrength プロパティ値を大きくして、暗青色の可視性を改良します(スライス平面のカラーリングを変更するには、種々のcolormapを設定することができます)。
• コーンのDiffuseStrength プロパティ値を増加して、特別なコーンを明るくし、鏡面反射をなくします。

camlight right; lighting phong
set(hsurfaces,'AmbientStrength',.6)
set(hcones,'DiffuseStrength',.8)

参考

isosurface, patch, reducevolume, smooth3, streamline, stream2, stream3, subvolume

coneplot

conj