- •Параметрические Кривые: Обзор
- •Примеры
- •Касательный Вектор и Касательная
- •Примеры
- •Нормальный Вектор и Кривизна
- •Кривизна
- •Еще примеры
- •Почему Направляющая Тройка Важна?
- •Вопросы Непрерывности
- •Проблемы с Параметрическим Представлением
- •Параметризация По Длине Дуги
- •Геометрическая Непрерывность
- •Рациональные Кривые
- •Рациональные Формы Стандартных Кривых
- •Теоремы Объединения [Uniformization]
- •Построение Кривых Безье
- •Что, если область u не [0.1]?
- •Краткий Итог
- •Нахождение точки на Кривой Безье: Алгоритм De Casteljau's
- •Вычисления
- •Рекурсивное Представление
- •Кривые Безье Касательны к их Первому и Последнему Сегменту.
- •Объединение Двух Кривых Безье с соблюдением c1-Непрерывности
- •Соотношение Между Производной и Алгоритмом de Casteljau
- •Производные Высших Порядков [Higher Derivatives]
- •Разбиение Кривой Безье
- •Зачем Это Нужно, блин ? [Why Do We Need Curve Subdivision?]
- •Базисные Функции b-spline: Определение
- •Два Важных Замечания
- •Какое Значение Имеют Коэффициенты?
- •Базисные Функции b-spline: Важные Свойства
- •Ni,p(u) - это многочлен p-й степени от u
- •Неотрицательность -- Для всех I, p и u, Ni,p(u) неотрицательно
- •Влияние Множественных УзлоFf
- •Примеры Вычислений
- •Простые Узлы
- •Множественные Узлы
- •Кривые b-spline: Определение
- •Кривые b-spline: Важные Свойства
- •Преимущества Использования Кривых b-spline
- •Кривые b-spline: Вычисление Коэффициентов
- •Кривые b-spline: Перемещение Контрольных Точек
- •Некоторые Полезные Следствия Свойства Сильного Ограничивающего Многоугольника
- •Кривые b-spline: Изменение Узлов
- •Замечание о Множественных Узлах
- •Производные Кривой b-spline
- •Фиксированные Кривые b-spline
- •Производные Высших Порядков
- •Nurbs: Мотивация
- •Nurbs: Определение
- •Два Прмых Следствия [Two Immediate Results]
- •Геометрическая Интерпретация.
- •Nurbs: Важные Свойства
- •Важные Свойства Базисных Функций nurbs
- •Неотрицательность -- для всех I и p, Ri,p(u) неотрицательно
- •Важные Свойства Кривых nurbs
- •Кривая nurbs p(u) - это кусочная кривая, каждый компонент которой - это рациональная кривая степени p
- •Фиксированная кривая nurbs p(u) проходит через две крайние контр. Точки p0 и pn
- •Nurbs: Изменение Весов
- •Углубленное Рассуждение
- •Кривые b-spline/nurbs: Введение Узла
- •Введение Одиночного Узла
- •Пример 1: Введение Узла на Узловом Интервале
- •Пример 2: Введение Узла в Существующем Простом Узле
- •Пример 3: Введение Узла в Существующем Множественном Узле
- •Введение Узла для Кривых nurbs
- •Кривые b-spline/nurbs: Множественное Введение Узла
- •Замечание (Наблюдение) I: Коэффициенты для Вычисления Новых Контр. Точек
- •Замечание [Наблюдение] II: Вычисление Новых Контрольных Точек
- •Вычислить первый столбец, второй столбец, ... И h-ый столбец;
- •Новым набором контр. Точек будут те, что ограничены пунктирным многоугольником.
- •Отсечение Углов
- •Алгоритм De Boor
- •Алгоритм De Boor для Кривых nurbs
- •Основные Понятия
- •Параметрические Поверхности
- •Неявные Поверхности
- •Особенности
- •Поверхности Безье: Построение [Construction]
- •Базисные Функции
- •Поверхности [Tensor] Произведения
- •Поверхности Безье: Важные Свойства
- •Изопараметрические Кривые
- •Граничные [Boundary] Кривые
- •Направление u и направление V
- •Поверхности [Tensor] Произведения: Возвращаемся к теме
- •Поверхности b-spline: Построение
- •Базисные Функции
- •Фиксированные, Закрытые и Открытые Поверхности b-spline
- •Поверхности b-spline: Важные Свойства
- •Выбор Параметров : Обзор [Parameter Selection Overview]
- •Метод Длины Хорды
- •Центростремительный Метод
- •Получение Узлового Вектора
- •Универсальный Метод
- •Параметры и Узловые Векторы для Поверхностей
- •Глобальная Интерполяция Кривых
- •Нахождение Решения
- •Алгоритм
- •Влияние Параметров и Узлов
- •Влияние Степени
- •Почему Этот метод Назывется Глобальным?
- •Глобальная Аппроксимация Кривых
- •Значение Наименьшей Площади
- •Поиск Решения
- •Алгоритм
- •Влияние Степени и Количества Контрольных Точек
- •Почему Этот Метод Глобальный?
- •Глобальная Интерполяция Поверхностей
- •Поиск Решения
- •Почему Этот Метод Глобальный?
- •Глобальная Аппроксимация Поверхностей
- •Поиск Решения
- •Усовершенствование Алгоритма
- •Простое Сравнение
Влияние Параметров и Узлов
Вообще, влияние выбранных параметров и узлов предсказать сложно. Тем не менее, можно легко сказать, что во многом все четыре метода выбора параметров работают похоже.
Следующие кривые получены при помощи четырех методов выбора параметров, степень интерполированной кривой B-spline равна 3.
|
|
равномерный |
по длине хорды |
|
|
центростремительный |
универсальный |
А что насчет соотношения между параметрами и узлами? Следующая схема показывает параметры и узлы для всех четырех методов. Как видите, параметры и узлы, полученные при помощи универсального метода, распределены равномернее, чем при помощи метода длины хорды и центростремительного. Более того, параметры и узлы, полученные по центростремительному методу, делают короткие (соотв, длинные) хорды длиннее (соотв., короче) и, следовательно, делают распределение более равномерным.
Влияние Степени
Влияние степени на форму кривой также предсказать довольно сложно. Из следующих рисунков легко видно, что равномерный и универсальный методы хорошо подходят для длинных хорд. С другой стороны, у них проблемы с короткими хордами. Из-за того, что параметры равномерно или почти равномерно распределены, интерполированной кривой приходится "ратсягиваться" на коротких хордах. В итоге получаются пики и петли. Эта ситуация усугубляется с увеличением степени.
|
Равномерный |
По длине хорды |
Центростремительный |
Универсальный |
2 степени |
|
|
|
|
3 степени |
|
|
|
|
4 степени |
|
|
|
|
5 степени |
|
|
|
|
Рисунки показывают, что метод длины хорды не очень хорошо работает для длинных хорд, особенно, если если длинная хорда идет после или перед несколькими короткими, тогда могут получиться большие "пузыри". Степень интерполированной кривой не сильно влияет на ее форму. В основном с возрастанием степени полученные кривые проходят все ближе к длинным хордам, а у коротких хорд петли или пики становятся все больше.
Почему Этот метод Назывется Глобальным?
Этот метод интерполяции является глобальным даже для кривых B-spline, у которых есть свойство локального изменения, потому что изменение положения одной исходной точки изменяет форму кривой целиком. На следующем рисунке исходные точки показаны желтым и одна из них перемещается в новое положение, она показана голубым и отмечена красной стрелкой. По этим девяти исходным точкам проводится кривая B-spline 4 степени по центростремительному методу. Как видите, у конечной и исходной кривых по восемь точек, положения которых остаются неизменными, и по восемь отрезков кривой, они все различны.