Plochy počítačové grafiky

Podobné dokumenty
Plochy počítačové grafiky II. Interpolační plochy Bezierovy pláty nad obdélníkovou a trojúhelníkovou sítí Recionální Bezierovy pláty B-spline NURBS

základním prvkem teorie křivek v počítačové grafice křivky polynomiální n

Matematika přehled vzorců pro maturanty (zpracoval T. Jánský) Úpravy výrazů. Binomická věta

Plochy zadané okrajovými křivkami

7. Analytická geometrie

1. Číselné obory, dělitelnost, výrazy

FERGUSONOVA KUBIKA. ( u) ( ) ( ) X s X s. Kubický spline C 2 má dva stupně volnosti Q 1 Q 2

DIFERENCIÁLNÍ POČET FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ. 1) Pojem funkce, graf funkce

Správnost vztahu plyne z věty o rovnosti úhlů s rameny na sebe kolmými (obr. 13).

I. TAYLORŮV POLYNOM. Taylorovy řady některých funkcí: Pro x R platí: sin(x) =

= + nazýváme tečnou ke grafu funkce f

Bézierovy křivky Bohumír Bastl KMA/GPM Geometrické a počítačové modelování Bézierovy křivky GPM 1 / 26

Kristýna Bémová. 13. prosince 2007

Aproximační křivky. Trocha historie. geometrické modelování veliký pokrok v oblasti letectví 1944 Roy Liming

Aproximační křivky. Trocha historie. geometrické modelování veliký pokrok v oblasti letectví 1944 Roy Liming

POČÍTAČOVÁ GRAFIKA - PGR PROGRAM PŘEDNÁŠEK. Po 9:00-10:30, KN:A-214

MATEMATIKA PŘÍKLADY K PŘÍJÍMACÍM ZKOUŠKÁM BAKALÁŘSKÉ STUDIUM MGR. RADMILA STOKLASOVÁ, PH.D.

Komplexní čísla. Definice komplexních čísel

Interpolační křivky. Interpolace pomocí spline křivky. f 1. f 2. f n. x... x 2

KMA/GPM Barycentrické souřadnice a

OKRUŽNÍ A ROZVOZNÍ ÚLOHY: OBCHODNÍ CESTUJÍCÍ. FORMULACE PŘI RESPEKTOVÁNÍ ČASOVÝCH OKEN

Křivky a plochy technické praxe

Matice. nazýváme m.n reálných čísel a. , sestavených do m řádků a n sloupců ve tvaru... a1

Diferenciáln. lní geometrie ploch

Odhady parametrů polohy a rozptýlení pro často se vyskytující rozdělení dat v laboratoři se vyčíslují podle následujících vztahů:

MASARYKOVA UNIVERZITA FAKULTA INFORMATIKY MB202. Diferenciální a integrální počet B

5. Plochy v počítačové grafice. (Bézier, Coons)

12. N á h o d n ý v ý b ě r

STATISTIKA. Statistika se těší pochybnému vyznamenání tím, že je nejvíce nepochopeným vědním oborem. H. Levinson

5. Lineární diferenciální rovnice n-tého řádu

3. SB 3. SC. Kružnice nemá s úběžnicí žádný společný bod. Obraz nemá žádný nevlastní bod. Tímto obrazem je křivka zvaná elipsa.

USTÁLENÉ PROUDĚNÍ V OTEVŘENÝCH KORYTECH

Přijímací řízení akademický rok 2013/2014 Bc. studium Kompletní znění testových otázek matematika

Přijímací řízení akademický rok 2012/2013 Kompletní znění testových otázek matematické myšlení

Pracovní listy PRAVOÚHLÁ AXONOMETRIE

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY ÚNORA 2018

O Jensenově nerovnosti

Geometrické modelování. Diferenciáln

Matematika I. Název studijního programu. RNDr. Jaroslav Krieg České Budějovice

IAJCE Přednáška č. 12

11. přednáška 16. prosince Úvod do komplexní analýzy.

1.7.4 Těžiště, rovnovážná poloha

I. TAYLORŮV POLYNOM ( 1

Aplikovaná informatika. Podklady předmětu Aplikovaná informatika pro akademický rok 2006/2007 Radim Farana. Obsah. Algoritmus

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY BŘEZNA 2018

OBRAZOVÁ ANALÝZA POVRCHU POTISKOVANÝCH MATERIÁLŮ A POTIŠTĚNÝCH PLOCH

Pravděpodobnostní modely

Základní vlastnosti ploch

6. FUNKCE A POSLOUPNOSTI

n-rozměrné normální rozdělení pravděpodobnosti

Pružnost a pevnost. 9. přednáška, 11. prosince 2018

Kapitola 5 - Matice (nad tělesem)

15. listopadu Matematický ústav UK Matematicko-fyzikální fakulta. Hermitovská interpolace

1. ZÁKLADY VEKTOROVÉ ALGEBRY 1.1. VEKTOROVÝ PROSTOR A JEHO BÁZE

S polynomy jste se seznámili již v Matematice 1. Připomeňme definici polynomické

Předmět: SM 01 ROVINNÉ PŘÍHRADOVÉ KONSTRUKCE

Příklady k přednášce 12 - Frekvenční metody

Matematika 1. Katedra matematiky, Fakulta stavební ČVUT v Praze. středa 10-11:40 posluchárna D / 13. Posloupnosti

p = 6. k k se nazývá inverze v permutaci [ ] MATA P7 Determinanty Motivační příklad: Řešte soustavu rovnic o dvou neznámých: Permutace z n prvků:

Rekonstrukce ploch: Polygonální a analytická reprezentace Vybrané metody aproximace ploch

Přednáška 7: Soustavy lineárních rovnic

1 Tyto materiály byly vytvořeny za pomoci grantu FRVŠ číslo 1145/2004.

u, v, w nazýváme číslo u.( v w). Chyba! Chybné propojení.,

MATICOVÉ HRY MATICOVÝCH HER

Téma 2 Přímková a rovinná soustava sil

Budeme pokračovat v nahrazování funkce f(x) v okolí bodu a polynomy, tj. hledat vhodné konstanty c n tak, aby bylo pro malá x a. = f (a), f(x) f(a)

3. Lineární diferenciální rovnice úvod do teorie

Důkazy Ackermannova vzorce

Základy statistiky. Zpracování pokusných dat Praktické příklady. Kristina Somerlíková

23. Mechanické vlnění

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY ÚNORA 2019

Iterační metody řešení soustav lineárních rovnic

Sekvenční logické obvody(lso)

Jana Dannhoferová Ústav informatiky, PEF MZLU

NMAF061, ZS Zápočtová písemná práce VZOR 5. ledna e bx2 x 2 e x2. F (b) =

Obsah. 1 Mocninné řady Definice a vlastnosti mocninných řad Rozvoj funkce do mocninné řady Aplikace mocninných řad...

GEOMETRIE I. Pavel Burda

( + ) ( ) ( ) ( ) ( ) Derivace elementárních funkcí II. Předpoklady: Př. 1: Urči derivaci funkce y = x ; n N.

4.5.9 Vznik střídavého proudu

6. Posloupnosti a jejich limity, řady

Interpolace pomocí splajnu

1.3. POLYNOMY. V této kapitole se dozvíte:

KŘIVKY A PLOCHY. Obrázky (popř. slajdy) převzaty od

Základní vlastnosti křivek

5 Křivkové a plošné integrály

1 Základy Z-transformace. pro aplikace v oblasti

Téma 11 Prostorová soustava sil

Seznámíte se s pojmem Riemannova integrálu funkce jedné proměnné a geometrickým významem tohoto integrálu.

Vzorový příklad na rozhodování BPH_ZMAN

1 Uzavřená Gaussova rovina a její topologie

Subdivision křivky a plochy

9.1 Definice a rovnice kuželoseček

VŠB-TU OSTRAVA 2016/2017 KONSTRUKČNÍ CVIČENÍ. Teplovodní čerpadlo. Tomáš Blejchař

TĚŽIŠTĚ A STABILITA. Těžiště tělesa = bod, kterým stále prochází výslednice tíhových sil všech jeho hmotných bodů, ať těleso natáčíme jakkoli

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 8

3. DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE

17. Statistické hypotézy parametrické testy

Analýza a zpracování signálů. 3. Číselné řady, jejich vlastnosti a základní operace, náhodné signály

1. Nakreslete všechny kostry následujících grafů: nemá žádnou kostru, roven. roven n,

2. Znát definici kombinačního čísla a základní vlastnosti kombinačních čísel. Ovládat jednoduché operace s kombinačními čísly.

Transkript:

II Iterpolačí plochy Bezierovy pláty ad obdélíkovou a trojúhelíkovou sítí Recioálí Bezierovy pláty B-splie NURBS Kostrukce a zadáí plochy hraičí křivky sítí bodů Kiematicky vytvořeé křivky rotačí plochy (vike rotací křivky okolo přímky) plochy vziklé skládáím pohybů posu, rotace Aalytický předpis ploch - parametrické, explicití, implicití vyjádřeí 1

Tezorový souči Jestliže B < b (u),b 1 (u), b m (u), > je báze vektorového prostoru polyomů proměé u st. ejvýše m, (oz. P m (u)) C < c (v),c 1 (v), c (v), > je báze vektorového prostoru polyomů proměé v st. ejvýše (oz. P (v)), pak { i ( ) j ( ); ; } B C b u c v i m j je báze vekt. prostoru polyomů dvou proměých u,v, stupě ejvýše m a,. oz: P m u, v P m u P v ( ) ( ) ( ) m m, P ( u, v) αijbi ( u) c j ( v) ; αij R j i Př: Taylorova báze {u i vj; i m, j } Bersteiovy polyomy {B im (u).b j (v); i m, j } B-splie baze {N im (u).n j (v); i m, j }

3

Příčé tečé vektory Směrové vektory teče v- křivky sestrojeé podél okrajové u-křivky. P ( u, v) P ( u, v) P ( v) ( u, v ) ; P1 ( v ) ( u 1, v ) ; u u Směrové vektory teče v- křivky sestrojeé podél okrajové u-křivky P ( u, v) P ( u, v) P ( u) ( u, v ) ; P1 ( u ) ( u, v 1 ) ; v v Bezierovy pláty ( ) ( ) ( ) ( ) (, 1,, ) (, m ( ) 1, m ( ), m ( )) X u, v B u, B u,, B u U B v, B v,, B v U.mapa plochy P P1 P m 1 11 P P P1 m U... P P 1 Pm B i,.bersteiovy polyomy Bi, u u 1 u i i ( ) ( ) i 4

BÉZIERŮV BIKUBICKÝ PLÁT B B m (, ) i, j (, ) i, j, [,1 ], [,1] X u v B u v P u v B B B B B u * v,3 1,3,3 i j u v B [ B ( u) B ( u) B ( u) B ( u) ] B B ( v) B ( v) B ( v) B ( v),3 1,3 U 1 11 1m,3 P P1 P m P P P... P P 1 Pm ( u) B,3( v) B,3( u) B1,3 ( v) B,3( u) B,3( v) B,3( u) B ( v) ( u) B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ),3 v B1,3 u B1,3 v B1,3 u v B1,3 u B v ( u) B,3( v) B,3( u) B1,3 ( v) B,3( u) B,3( v) B,3( u) B ( v) ( u) B ( v) B ( u) B ( v) B ( u) B ( v) B ( u) B ( v),3 1,3,3,3 1,3,3 BÉZIERŮV BIKUBICKÝ PLÁT B B B u * v B B B B,3 1,3,3 ( u) B,3( v) B,3( u) B1,3 ( v) B,3( u) B,3( v) B,3 ( u) B ( v) ( u) B ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ),3 v B1,3 u B1,3 v B1,3 u v B1,3 u B v ( B,3( v) B,3( u) B1,3 ( v) B,3( u) B,3( v) B,3( u) B ( v) ( u) B ( v) B ( u) B ( v) B ( u) B ( v) B ( u) B ( v),3 1,3,3 u 5

BÉZIERŮV BIKUBICKÝ PLÁT BÉZIERŮV BIKUBICKÝ PLÁT Poloha vitřích vrcholů B. plátu emá vliv a tvar okrajových křivekk Okrajové křivky Bézierovy kubiky 6

Algoritmus de Casteljau po křivkk ivkách (, ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ij i jm jm ij i jm j j i j i j ( v ) m m m X u v P B u B v B v P B u B v u X u, je bod a Bezierově ploše ( ) ( ) ( ) je to bod a Bezierově křivce s řídícími body u, v, u, v, u, v 1 Plátováí C - pláty mají společý okraj, ale růzé příčé tečé vektory U P P1 P m P P P... P P 1 Pm 1 11 1m V P m 1 m P... Pm 1 m 1m 11 1m 7

Plátováí C 1 - pláty mají společý okraj i příčé tečé vektory podél společého okraje U P P m 1 P m P P P... P P1 m 1 Pm 1 1m 1 1m U P P... P m 1 m 1m 11 1m m 1 m P +, 1,1 i m i im P Plátováí C - pláty mají společý okraj, příčé tečé vektory podél společého okraje a společou křivost parametrických křivek U P P m 1 P m P P P... P P1 m 1 Pm 1 1m 1 1m U P P... P m 1 m 1m 11 1m m 1 m Pi, m 1 + i,1 Pim P + P ( ) i i, m i,1 i, m 1 8

Subdivisio Převod Bezierovy plochy a síťs Algoritmus de Casteljau opakováím subdivisio pro řádky i pro sloupce zadáme plochu pomocí 4 řídících polygoů 9

Převod Bezierovy plochy a trojúhel helíkovou síťs Naiví algoritmus vypočítáme body pro kostatí přírůstky parametrů plochy Zvýše eí stupě Bezierovy křivky ( α ) P P i αi i 1 + 1 i i i αi i + 1 + 1 Př: Kvadratická Bezierova křivka je dáa body P, P 1, P. Zadejte tutéž parabolu pomocí 4 řídících bodů. 1 1 P ; 1 P + P1 ; P1 + P ; 3 P 3 3 3 3 X( t ) ( 1 t) 3 + 3 t ( 1 t) 1+ 3 t ( 1 t) + t 3 3 X( t ) P Pt + Pt + t P1 t P1+ t P X( t ) ( 1 t + t ) P + ( t + t) P1+ t P 1

Zvýše eí stupě Bezierova plátu Dáo (m+1)x(+1) bodů P ij (stupeň plochy (m,)) Zvýšeí a (m+1)x(+) bodů ij (stupeň plochy (m,+1)) ( 1 α ) α P + P i, j i, j i, j 1 i, j i, j j αi, j j + 1 + 1 U P P1 P P P P... Pm Pm 1 Pm 1 11 1 U... 1 + 1 1 11 1+ 1 m m1 m+ 1 Trojúhelíková síť 11

Bezierův obdél líkový plát z Plocha st..m je dáa obdélíkovou sítí (+1)(m+1) bodů P ij y Bezierův trojúhel helíkový plát Plocha stupě i+j+k je dáa trojúhelíkovou sítí ½(+1)(+) bodů P ijk Ω [u,v ] x z Barycetrické souřadice u + v + w 1 u, v, w, Ω [u,v, w ] x y Bezierův trojúhelíkový plát Plocha je dáa trojúhelíkovou sítí ½(+1)(+) bodů stupeň plochy i+j+k P ijk Plát stupě 1 trojúhelík P 1, P 1, P 1 X ( u, v) P1 u ( P1 P1 ) v ( P1 P1 ) vp1 + ( 1 u v) P1 + up1 (,, ) + + ; + + 1 + + X u v w up vp wp u v w 1 1 1 1

Bezierův trojúhel helíkový plát t st. X ( u, v, w) ( up + vp11 + wp11 ) u + ( ) ( ) 11 11 11 11 up + vp + wp v + up + vp + wp w P u + P uv + P v + P uw + P vw + P w 11 11 11 (,, ) (,, ) X u v w P B u v w i, j, k> i+ j+ k ijk ijk! B ijk ( u, v, w) u v w i! j! k! i j k P P P 11 11 P P P 11 Bezierův trojúhelíkový plát 13

Bezierův trojúhelík-subdivisio 14

Racioálí Bezierova plocha Řídící body jsou zadáy v afiím prostoru vořeém do projektivího prostoru P 3. (,,,1) (,,, ) 3 X ( u v) ( x 1 x x3 x4 ) P x y z w x w y w z w ij ij ij ij ij ij ij ij ij ij ij Bezierova plocha v P,,,, x w x B ( u) B ( v) 1 j i x w y B ( u) B ( v) j i x w z B ( u) B ( v) 3 j i x w B ( u) B ( v) 4 m m m m j i ij ij i jm ij ij i jm ij ij i jm ij i jm (, ) P u v m j i m j i ( ) ( ) w P B u B v ij ij i jm ( ) ( ) w B u B v ij i jm 15

Kiematicky vytvořeé plochy Kružice jako kvadratický NURBS Oblouk - Bezierova kvadrika 1. Délka úseků a tečách musí být shodá. Vektor uzlových bodů [,,,1,1,1] w 1 w 1 w 3 Kružice kvadratický NURBS 1. Řídící vrcholy jsou tvořey vrcholy opsaého čtverce a středy stra w 4 1. Vektor uzlových bodů 1 1 1 1 3 3,,,,,,,,,1,1,1 4 4 4 4 w 5 w 1 w 6 1 w w 1 w8 1 w 7 16

Válec jako Racioálí Bezierova plocha ¼ Rotačí válcové plochy. (, ) P u v m j i ( ) ( ) w P B u B v ij ij i jm j i m ( ) ( ) w B u B v ij i jm V r,, w 1 V1 [ r, r,] w1 V, r, w 1 V r,, v w 1 1 1 V11 [ r, r, v] w11 V, r, v w 1 1 1 r 1, v X ( u, v ) ( + + 3 v 4 v ) ( 1 + v ) ( 4 v + 3 v ) v,, 4 v + 6 v + 4 v 6 v 4 v + 6 v + 4 v 6 v u Rotačí plocha Je dá meridiá plochy jako (Neracioálí) Bezierova křivka v roviě (x,z). Řídící body P i [x i,,z i ] w 1 w 1 w.77 w.77 w.77 V x,, z w 1 i i i i V1 i [ xi, xi, zi ] w1 i V, x, z w 1 i i i i w 1 w.77 17

Auloid jako Racioálí Bezierova plocha 1/16 Auloidu. w 1 w.77 w.77 w.5 V, R, r w 1 V1 [, R + r, r] w1 V, R + r, w 1 V1 [ R, R, r] w1 V R + r, R + r, r w.5 11 11 w 1 w.77 w 1 w.77 [,,] V R + r R + r w 1 1 V R,, r w 1 V1 [ R + r,, r] w1 V R + r,, w 1 Racioálí Bezierův trojúhelík Je dáa trojúhelíková siť P ijk. Každý řídící bod má svou váhu w ijk (,, ) P u v w i+ j+ k wijk Pijk B ijk i, j, k i+ j+ k wijk B ijk i, j, k ( u, v, w) ( u, v, w) 18

BSplie BSplie Plocha je určea: řídící sítí (m+1)x(+1) bodů Stupěm k pro bázové polyomy parametru u Stupěm l pro bázové polyomy parametru v m i j Uzlovými vektory parametrizace pro parametry u a v. N i1 1 t ti, ti+ pro jide ( ) ( ) X ( u, v) P N u N v t t ij i, k j, l 1 i i+ k Nik ( t) Nik 1( t) + Ni+ 1, k 1( t) ti+ k 1 ti ti+ k ti+ 1 t t 19

Vlastosti BSplie Lokalita změ Podmíka kovexího obalu Afií ivariace Iterpolace okrajem hraičí křivky jsou B-splie křivky pro uzlové hodoty parametrů U (u... u k, u k+1,..., u m, u m+1... u m+k+1 ), V (v... v l, v l+1,..., v, v +1... v +l+1 ) NURBS

Vlastosti NURBS Lokalita změ Změa polohy libovolého bodu Pij ebo jeho váhy změí tvar plochy pouze pro iterval (u i,u i+m+1 ) x (v j,v j++1 ) Podmíka kovexího obalu - Plocha leží v kovexím obalu sítěřídících bodů Projektiví ivariatost eí uté zobrazovat všechy body plochy, ale při projektivích trasformacích stačí zobrzit pouze řídící body Spojitost parametrická křivka X(u,v ) má C m-k spojité parciálí derivace v bodě odpovídajícím parametru u, je-li ásobost uzlu u rova k. NURBS De Boorův algoritmus 1

Vytažeí křivky jako NURBS Profilová NURBS křivka stupě k je dáa řídícími body P i, i. Je dá vektor posuutí a. PN i i, k ( u) i C( u) w N u Dva sloupce matice řídících bodů jsou dáy původími řídícími body a body posuutými ve směru vektoru a. i i i, k ( ) Pi Pi P P + a i1 i X ( u, v) 1 i j 1 i j ( ) ( ) w P N u N v i ij i, k j,1 ( ) ( ) w N u N v i i, k j,1 Přímkové plochy jako NURBS Jsou dáy dvě NURBS křivky Sjedotíme stupeň a uzlové vektory obou křivek. Křivky se osadí ovým uzlovým vektorem a sjedotí se tak, aby měly stejý počet řídicích bodů. Povrch se vytvoří za pomocířídicích bodů a uzlových vektorů obou křivek. Každá křivka se stává řádkem hodot v matici řídicích bodů.