Math / OpenGL ES:绘制不同宽度的3D贝塞尔曲线

几个星期以来我一直在研究一个问题,并且已经达到了一定程度,我想确保我不会过度复杂化我的方法。 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forms。 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 + t 2 P 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。

根据这个快速讨论 ,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。

还有关于插值和使用Loop-Blinn技术的讨论 ,似乎可以解决各自问题的具体问题。 但我认为,这些解决方案可能过于复杂,无法实现我的目标。 我也不感兴趣将纹理融入其中。 我更喜欢使用我稍后将在着色器中计算的颜色绘制三角形。

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forms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。

这个答案不是(据我所知)赞成你在问题中提到的方法之一,但是在这种情况下我会做什么。

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。

给定此函数,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。

对于在三角形条带中使用,这将意味着指数:

 0 1 2 3 

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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框架由下式给出:

 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 

在这个例子中, x表示两个向量和|| v ||的叉积 || v || 是指封闭矢量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。