3D绘图简介¶

Qwt 7.1 将原 QwtPlot3D 库整合进来，提供了三维数据可视化能力。3D绘图模块支持表面图、网格图、函数绘图等类型，适合科学计算和工程分析中的三维数据展示。

主要功能特性¶

特性

✅ 多种绘图类型：表面图、网格图、参数曲面等
✅ OpenGL渲染：利用OpenGL实现高性能三维渲染
✅ 交互操作：支持鼠标旋转、缩放、平移
✅ 光照和材质：支持光照效果和材质配置
✅ 主题系统：一键切换视觉风格，支持10种预设主题和22种科学色彩映射

3D绘图模块结构¶

classDiagram
    class Plot3D {
        +setCoordinateStyle()
        +setPlotStyle()
        +setRotation()
        +setScale()
        +updateData()
        +enableMouse()
        +showColorLegend()
        +setDataColor()
    }

    class SurfacePlot {
        +loadFromData()
        +setResolution()
    }

    class Function {
        +operator(x,y)
        +create()
        +setDomain()
        +setMesh()
    }

    Plot3D <|-- SurfacePlot
    Plot3D --> Function : 使用

命名空间

所有 3D 类均位于 Qwt3D 命名空间下。下表为简洁起见省略了 Qwt3D:: 前缀，
在代码中需使用完整限定名（或添加 using namespace Qwt3D;）。

核心类介绍¶

类名	说明
`Qwt3D::Plot3D`	3D绘图基类，提供基本框架和交互
`Qwt3D::SurfacePlot`	3D表面图，显示连续曲面（同时支持网格和单元数据）
`Qwt3D::Function`	3D函数绘图，根据数学函数生成曲面
`Qwt3D::GraphPlot`	图形类3D绘图的中间基类
`Qwt3D::Axis`	3D坐标轴配置
`Qwt3D::ColorLegend`	3D颜色条
`Qwt3D::Qwt3DTheme`	3D主题系统，封装背景、网格、colormap、坐标轴、光照等全部视觉属性

使用方法¶

3D绘图的例子位于:examples/3D/simpleplot3D，例子截图如下：

simpleplot3D

基本使用示例¶

#include <qwt3d_surfaceplot.h>
#include <qwt3d_function.h>

using namespace Qwt3D;

// 创建表面图
SurfacePlot* plot = new SurfacePlot();

// 定义函数
class MyFunction : public Function
{
public:
    double operator()(double x, double y) override
    {
        return std::sin(x) * std::cos(y);  // 数学函数
    }
};

// 创建函数对象并绑定到绘图
MyFunction* func = new MyFunction(*plot);

// 设置数据范围和网格分辨率
func->setDomain(-5, 5, -5, 5);  // x和y范围
func->setMesh(50, 50);           // 50x50网格

// 创建曲面
func->create();

// 设置旋转角度
plot->setRotation(30, 0, 45);  // X、Y、Z轴旋转角度

// 显示
plot->show();

数据加载¶

#include <qwt3d_surfaceplot.h>

using namespace Qwt3D;

// 从数据数组加载
SurfacePlot* plot = new SurfacePlot();

// 分配 100x100 的 Z 值数组
double* zData[100];
for (int i = 0; i < 100; ++i)
    zData[i] = new double[100];
// ... 填充数据 ...

// 加载 Z 值数据，需显式指定 X/Y 范围
plot->loadFromData(zData, 100, 100, 0.0, 100.0, 0.0, 100.0);

// 设置分辨率（1 表示使用全部数据，值越大下采样越强）
plot->setResolution(1);

交互操作¶

// 启用鼠标交互
plot->enableMouse(true);

// 鼠标操作：
// - 左键拖动：旋转视角
// - 中键拖动：平移
// - 滚轮：缩放

// 设置缩放比例
plot->setScale(1.0, 1.0, 1.0);  // X、Y、Z缩放比例

// 设置旋转角度
plot->setRotation(45, 30, 60);  // X、Y、Z轴旋转角度（度）

颜色映射¶

#include <qwt3d_colormap_color.h>

using namespace Qwt3D;

// 启用颜色条
plot->showColorLegend(true);

// 使用 core 模块的 colormap 预设根据 Z 值映射颜色
plot->setDataColor(new ColorMapColor(plot, "viridis"));

主题系统（v7.3.1+）¶

Qwt3D::Qwt3DTheme 类提供一键切换 3D 绘图视觉风格的能力，封装了背景色、网格色、数据色彩映射（colormap）、坐标轴颜色、标题样式、光照预设、着色模式等全部视觉属性。

内置预设主题¶

预设名称	说明
`Default`	白底 + jet 色彩映射 + 无光照
`Dark`	深灰底 + viridis + 柔和光照
`Scientific`	白底 + jet + 工作室光照
`Warm`	暖色底 + hot 色彩映射
`Cool`	冷色底 + cool 色彩映射
`Matplotlib`	matplotlib 风格（viridis + 柔和光照）
`EarthTones`	大地色调 + autumn 色彩映射
`Ocean`	海洋色调 + winter 色彩映射
`HighContrast`	黑底白线高对比度
`Presentation`	大字体 + 粗线条，适合演示

使用示例¶

#include <qwt3d_theme.h>

// 方式1：使用预设主题（推荐）
plot->applyTheme(Qwt3D::Qwt3DTheme::Dark);

// 方式2：通过名称应用主题
plot->applyTheme("Scientific");

// 方式3：自定义主题
Qwt3D::Qwt3DTheme theme(Qwt3D::Qwt3DTheme::Scientific);
theme.setDataColorPreset("plasma");  // 使用 22 种科学 colormap 预设之一
theme.setShininess(20.0);
theme.setLightingPreset(Qwt3D::Qwt3DTheme::Studio);
theme.apply(plot);

色彩映射预设¶

Qwt3D::Qwt3DTheme 通过 core 模块的 QwtColorMapPreset 提供 22 种科学可视化色彩映射：

感知均匀：viridis、plasma、inferno、magma、cividis
经典：jet、hot、cool、spring、summer、autumn、winter
灰度：gray、bone、copper
彩虹：rainbow、hsv、turbo
发散：coolwarm、rdylbu、rdylgn、spectral

// 切换色彩映射
theme.setDataColorPreset("viridis");

// 查看所有可用预设
QStringList presets = QwtColorMapPreset::availablePresets();

光照预设¶

预设	说明
`NoLighting`	无光照，纯色渲染
`FlatLight`	均匀环境光
`Studio`	经典三点照明
`Outdoor`	强方向光 + 环境光
`Soft`	柔和漫射光

构建配置¶

使用3D功能需要启用 QWT_CONFIG_QWTPLOT_3D CMake选项：

find_package(qwt REQUIRED)

# 链接2D绘图库
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} PRIVATE qwt::plot)

# 链接3D绘图库
target_link_libraries(${PROJECT_NAME} PRIVATE qwt::plot3d)

OpenGL依赖

3D绘图模块依赖OpenGL和GLU库。确保系统已安装OpenGL驱动和GLU库。

核心方法总结¶

方法	所属类	说明
`setDomain()`	`Qwt3D::Function` / `Qwt3D::GridMapping`	设置X/Y数据范围
`setMesh()`	`Qwt3D::Function` / `Qwt3D::GridMapping`	设置网格分辨率（列、行）
`setResolution()`	`Qwt3D::SurfacePlot`	设置数据分辨率（1=使用全部数据）
`loadFromData()`	`Qwt3D::SurfacePlot`	加载数据数组到绘图
`create()`	`Qwt3D::Function`	生成并附加曲面数据
`setRotation()`	`Qwt3D::Plot3D`	设置旋转角度
`setScale()`	`Qwt3D::Plot3D`	设置缩放比例
`enableMouse()`	`Qwt3D::Plot3D`	启用/禁用鼠标交互
`showColorLegend()`	`Qwt3D::Plot3D`	显示/隐藏颜色条
`setDataColor()`	`Qwt3D::Plot3D`	设置数据颜色函数
`updateData()`	`Qwt3D::Plot3D`	重新计算并更新数据

3D绘图建议

数据量不宜过大（推荐100x100网格以下）
复杂曲面可适当降低分辨率提升性能
使用光照效果增强视觉效果