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我正在尝试使用 TIKZ 绘制下图。我的问题是，是否可以在 TIKZ 中弯曲 3D 对象。我想在下面给出的代码中弯曲圆柱体对象并生成下图。

在此处输入图片描述

到目前为止，我已经完成了使用 tikz 绘制一个圆柱体 -

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\pgfmathsetmacro{\radius}{0.25}
\pgfmathsetmacro{\length}{5}

\fill[fill=white] (\radius,0) -- (\radius,\length) arc (360:180:\radius cm and 0.5*\radius cm) -- (-\radius,0) arc (180:360:\radius cm and \radius cm);
\fill[top color=gray!90!,bottom color=gray!2,middle color=gray!30,shading=axis,opacity=0.25] (0,\length) circle (\radius cm and 0.5*\radius cm);
\draw[ultra thick,gray!90] (-\radius,\length) -- (-\radius,0) arc (180:360:\radius cm and \radius cm) -- (\radius,\length) ++ (-\radius,0) circle (\radius cm and 0.5*\radius cm);
\end{tikzpicture} 
\end{document}

谢谢 ！

答案1

这是一个您可以用作起点的想法。

方法是在圆柱体的尖端处生成随机角度和随机“强度”（我无法想出更好的术语），并使用这些量来放置贝塞尔曲线的控制点，这些控制点位于相对于这些尖端的相对极坐标中。圆柱体的两个边缘使用相同的角度和强度，以确保它们保持平行。

为了在不同位置、角度和比例绘制这类圆柱体，所有代码都存储在pic（需要 PGF 3.0.0）中。

还有改进的空间，特别是我认为应该将圆柱体的长度和半径等参数作为图片的键，以及变形的角度和强度的“随机性”给出。

图片样式的代码：

\pgfmathsetmacro{\radius}{0.25}
\pgfmathsetmacro{\length}{5}

\tikzset {
    bent cylinder/.pic={
        \pgfmathsetmacro{\anglebottom}{90-20+40*rnd}
        \pgfmathsetmacro{\strengthbottom}{\length*(0.3+rnd/3)}
        \pgfmathsetmacro{\angletop}{90-20+40*rnd}
        \pgfmathsetmacro{\strengthtop}{\length*(0.3+rnd/3)}

        \fill[fill=white] 
              (\radius,0) 
           .. controls +(\anglebottom:\strengthbottom) 
                   and +(-\angletop:\strengthtop) 
           .. (\radius,\length) 
              arc (360:180:\radius cm and 0.5*\radius cm) 
           .. controls +(-\angletop:\strengthtop) 
                   and +(\anglebottom:\strengthbottom) 
           .. (-\radius,0) 
              arc (180:360:\radius cm and \radius cm);
        \draw[gray!90, ultra thick, line join=round]
              (\radius,0) 
           .. controls +(\anglebottom:\strengthbottom) 
                   and +(-\angletop:\strengthtop) 
           .. (\radius,\length) 
              arc (360:180:\radius cm and 0.5*\radius cm) 
           .. controls +(-\angletop:\strengthtop) 
                   and +(\anglebottom:\strengthbottom) 
           .. (-\radius,0) 
              arc (180:360:\radius cm and \radius cm);
        \filldraw[ultra thick, draw=gray!90,
                  top color=gray!90,
                  bottom color=gray!2,
                  middle color=gray!30,
                  shading=axis]
            (0,\length) circle (\radius cm and 0.5*\radius cm);
   }
}

使用示例

垂直圆柱体的“序列”，用于查看每个圆柱体如何弯曲成不同的形状和程度：

\begin{tikzpicture}
    \fill[left color=black!40, right color=white] (0,-2) rectangle (16,7);
    \foreach \x in {1,...,10}
    \draw (2*\x,0) pic {bent cylinder};
\end{tikzpicture}

结果

类似于您发布的图形的“意大利面条乱象”。每个圆柱体放置在随机位置并旋转随机角度：

\begin{tikzpicture}
    \fill[left color=black!40, right color=white] (0,-2) rectangle (15,7);
    \foreach \x in {1,...,60}
    \draw (10*rnd,4*rnd) pic[rotate=360*rnd] {bent cylinder};
\end{tikzpicture}

混乱

更新

通过泊松采样可以实现“混乱”中管道的更好放置。使用我在另一个答案，圆柱体的中心可以放置在随机的格子中，以确保它们之间的最小距离。

在下面的代码中，我改变了图片的定义bent cylinder，将点 (0,0) 放在圆柱体的中心（而不是其底部），并删除了一些不必要的代码。我曾经将\poissonpointslist{15}{7}{1}{20}随机坐标放置在 15x7 的矩形中，并确保点之间的最小距离为 1（参数 20 在此处无关紧要），并\foreach使用这些坐标将圆柱体放置在该点，并围绕它随机旋转。

为了更好地理解结果，我在包含圆柱体中心的 15x7 矩形中放置了一个橙色背景，并在每个中心放置了一个黄色圆圈。

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\usepackage{poisson}
\begin{document}
\pgfmathsetmacro{\radius}{0.25}
\pgfmathsetmacro{\length}{5}

\tikzset {
    bent cylinder/.pic={
        \pgfmathsetmacro{\anglebottom}{90-20+40*rnd}
        \pgfmathsetmacro{\strengthbottom}{\length*(0.3+rnd/3)}
        \pgfmathsetmacro{\angletop}{90-20+40*rnd}
        \pgfmathsetmacro{\strengthtop}{\length*(0.3+rnd/3)}


        \filldraw[fill=white, draw=gray!90, ultra thick, line join=round] 
              (\radius,-\length/2) 
           .. controls +(\anglebottom:\strengthbottom) 
                   and +(-\angletop:\strengthtop) 
           .. (\radius,\length/2) 
              arc (360:180:\radius cm and 0.5*\radius cm) 
           .. controls +(-\angletop:\strengthtop) 
                   and +(\anglebottom:\strengthbottom) 
           .. (-\radius,-\length/2) 
              arc (180:360:\radius cm and \radius cm);
        \filldraw[ultra thick, draw=gray!90,
                  top color=gray!90,
                  bottom color=gray!2,
                  middle color=gray!30,
                  shading=axis]
            (0,\length/2) circle (\radius cm and 0.5*\radius cm);
   }
}

\edef\positions{\poissonpointslist{15}{7}{1}{20}}

\begin{tikzpicture}
    \fill[black!30]  (-2.5,-2.5) rectangle (17.5,9.5);
    \fill[orange!20] (0,0) rectangle (15,7);
    \foreach \x/\y in \positions
        \draw (\x,\y) pic[rotate=360*rnd] {bent cylinder};
    \foreach \x/\y in \positions 
        \fill[yellow!50!orange, opacity=0.7] (\x,\y) circle(0.3);
\end{tikzpicture} 
\end{document}

结果

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