7.1. Krzywa parametryczna zbudowana z segmentów Równanie parametryczne krzywej:
=
=
≤ ≤
=
≤ <
=
− ≤
<
− ≤
≤
!"#
≤ <
≤ <
=
=
− ≤ ≤
− − ≤ ≤
=
funkcja =
funkcja =
=
≤ ≤
krzywa
=
Krzywa opisana jest równaniem
= [ ]
≤ ≤
Pochodna Q(u) jest parametrycznym wektorem stycznym krzywej
′ = [′ ′ ′ ]
≤
≤
+,-* (.!' !) !)
! *.-) ." ) ' )
..! ) .!"-.-) u = 1 ) ?
$"%& ' !)#
1. + / ' )! *"( 0
krzywa ma .
2. + / !-) ) ) ) "-%
wektorów stycznych segmentów w punkcie
." )!) 0!'
.
$"%&.!' !)#
1. + / !) , ' )
.-) ." )!) !-)"-%
!!) 0!''.-)
.
2. + / !-)"-% !
[ ]
n-tej pochodnej równe, to krzywa ma
.
7.2. Krzywe sklejane
7.2.1. Jednorodne krzywe B-sklejane ( B-spline ) Dany jest zbiór n+1 ≥ punktów kontrolnych
= ( )
=
gdzie ."!()' x, y, z punktu kontrolnego.
Krzywa B-sklejana"(n-2 segmentów wielomianowych trzeciego stopnia
.!'0/ ' ) zdefiniowany jest w
.! ' ))%.!' !- ≤ <
+ dla
≤ ≤ .
Punkty ." ) ' ) i + ,
oraz punkty i )(("'
* ),(.,0 =
, oraz
=
+ −
/ ' )! *! %)* .! !
punkty kontrolne .
Segment , przez punkty dla
≤ < .
Segment , przez punkty dla
≤ < .
Segment , przez punkty −− − dla
− ≤ < − .
Macierz geometrii dla i-tego segmentu krzywej 1 *) *'/).&*
=
[− − − ]
+ / 2)& !
= − − −
[ ]
to i ' )! *'/).&! '
⋅
⋅
≤ <
=
+
Pokazano ( Bartels i inni 1987 ), / !) '
./ -"-!)3* ' !
−
−
=
−
4(.-* − przez u!'-* '!/
."!() .-))!), ')
bazowe
−
=
⋅
⋅
=
=
−
−
+
−
+
−
+
− + + +
−
+
dla
≤ <
oraz
i = 3,4,...,n-2
!"#
1. Cztery punkty kontrolne - jeden segment krzywej 5 (&.-))!), ' )! *
6 %&.-))!),! ' )! *
4. Punkt kontrolny podwójny
5. Punkt kontrolny potrójny
7 4')(-".-))!),
7.2.2. Niejednorodne krzywe B-sklejane ( B-spline ) Dany jest zbiór n+1 punktów kontrolnych
= ( )
=
gdzie ."!()' x, y, z punktu kontrolnego.
Niejednorodna krzywa B-spline zbudowana z wielomianów stopnia t dana jest wzorem
=
∑ ! "
=
= ∑
≤ ≤ − +
! "
"
=
= ∑ ! "
=
przy czym wielomiany bazowe ! " ! %)
rekurencyjnie
≤ <
!
=
+
# $ $%#&
!
+"
=
−
−
+
−
"
! "
!+ "−
+ − −
+ −
"
" +
!%.!' !-("! * ) !)
)' "-! -"
0
j < t
u j = j − t + 1
t ≤ j ≤ n
n −t + 2
j > n
gdzie j = 0,1, ...,n+t.
!"#
(&.-))!),n = 4.
Wielomiany trzeciego stopnia t=3.
$.-)(", ) !)).
./ * /)%).&
'
=
) (
' (
8) ). /)%! -! )*) *
') *)(.-*
!
!
!
!
!
!"#
))))!1 !
1. Wielomiany trzeciego stopnia
n = 3, t = 3
2.
n = 3, t = 4
3.
n = 4, t = 3
4.
n = 4, t = 3
5. Jednokrotne punkty kontrolne
6. Punkt kontrolny podwójny
4')(-".-))!),
7.3. Powierzchnie parametryczne 7.3.1. Powierzchnia Beziera
Definicja:
Dana jest siatka zbiór (m+1)x(n+1) punktów kontrolnych *
=
=
=
*
(* * *)
*
&
gdzie * * * ."!()' x, y, z punktu kontrolnego.
!,)1 !.)* -" '
!)3.!' !),
&
+ = ∑ ∑ *!* !
"+
*= =
&
+ = ∑ ∑ *!* !
"+
*= =
&
+ = ∑ ∑*!*
"+
*= =
≤ ≤ & − +
≤ + ≤ − " +
!"#
Dana jest siatka 5x5 = 25 punktów kontrolnych w postaci tablicy
* ' )-! %."!() x i z,
)'!%& ' )-."!() y punktu
kontrolnego.
9!-)-.)! .! )*(
siatki.
Powierzchnia 1 !!.()
7.3.2. Niejednorodna powierzchnia B-spline Definicja:
Dana jest siatka zbiór (m+1)x(n+1) punktów kontrolnych *
=
=
=
*
(* * *)
*
&
gdzie * * * ."!()' x, y, z punktu kontrolnego.
Niejednorodna powierzchnia B-spline opisana
* -" '!)3.!' !),
&
+ = ∑ ∑ *!* !
"+
*= =
&
+ = ∑ ∑ *!* !
"+
*= =
&
+ = ∑ ∑*!*
"+
*= =
≤ ≤ & − +
≤ + ≤ − " +
t, s - stopnie wielomianów
:-) .-* . !,)!.( *)
..! ) .!"-