Math / OpenGL ES:绘制不同宽度的3D贝塞尔曲线

时间:2012-06-06 16:58:52

标签: ios math opengl-es-2.0

我已经在一个问题上工作了几个星期,并且已经达到了一定程度,我想确保我的方法不会过于复杂。这是在iOS上的OpenGL ES 2.0中完成的,但原则是通用的,所以我不介意答案纯粹是数学形式。这是破败。

我在3D空间中有2个点以及我用来生成贝塞尔曲线的控制点,其中包含以下等式:

B(t)=(1 - t) 2 P 0 + 2(1 - t)tP 1 +吨 2 P <子> 2

起点/终点位于相当大的球体上的动态坐标处,因此x / y / z变化很大,使得静态解决方案不那么实用。我目前正在使用GL_LINE_STRIP渲染点数。下一步是使用GL_TRIANGLE_STRIP渲染曲线并控制相对于高度的宽度。

根据这个quick discussion,解决我的问题的一个好方法是找到与两侧曲线平行的点,并考虑它的方向。我想创建总共3条曲线,传入索引以创建不同宽度的贝塞尔曲线,然后绘制它。

还谈到interpolation并使用Loop-Blinn technique似乎可以解决各自问题的具体问题。但我认为,这些解决方案对于我正在追求的东西来说可能过于复杂。我也不感兴趣将纹理融入其中。我更喜欢使用我稍后在着色器中计算的颜色来绘制三角形。

所以,在我进一步阅读Trilinear Interpolation,Catmull-Rom样条,Loop-Blinn论文或进一步探索抽样之前,我想确定哪个方向最有可能是最好的选择。我想我可以说最基本形式的问题是在3D空间中取一个点并在其旁边找到两个平行点,考虑下一个点的绘制方向。

感谢您的时间,如果我能提供更多信息,请告诉我,我会尽力添加。

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

这个答案没有(据我所知)赞成你在问题中提到的一种方法,但在这种情况下我会做的。

我会计算曲线的归一化法线(或副法线)。假设我采用归一化法线并将其作为t(N(t))的函数。有了这个,我会编写一个辅助函数来计算偏移点P:

P(t, o) = B(t) + o * N(t)

其中o表示曲线在法线方向上的有符号偏移。

鉴于此功能,我们可以通过以下方式简单地计算曲线左侧和右侧的点:

Points = [P(t, -w), P(t, w), P(t + s, -w), P(t + s, w)]

其中w是您想要实现的曲线的宽度。

然后通过两个三角形连接这些点。

用于三角形条带这意味着指数:

0 1 2 3

修改

要对曲线进行一些处理,通常会计算Frenet帧。

这是一组3个矢量(Tangent,Normal,Binormal),它给出了给定参数值(t)的曲线方向。

Frenet框架由:

给出
unit tangent = B'(t) / || B'(t) ||
unit binormal = (B'(t) x B''(t)) / || B'(t) x B''(t) ||
unit normal = unit binormal x unit tangent

在此示例中,x表示两个向量的叉积,|| v ||表示所包含向量v的长度(或范数)。

如您所见,您需要曲线的第一个(B'(t))和第二个(B''(t))导数。