Plochy zadané okrajovými křivkami



Podobné dokumenty
Základní vlastnosti ploch

Rekonstrukce ploch: Polygonální a analytická reprezentace Vybrané metody aproximace ploch

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

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

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

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

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

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

Kristýna Bémová. 13. prosince 2007

KMA/GPM Barycentrické souřadnice a

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

Křivky a plochy technické praxe

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

Matematický ústav UK Matematicko-fyzikální fakulta

Elementární křivky a plochy

Jana Dannhoferová Ústav informatiky, PEF MZLU

Interpolace, ortogonální polynomy, Gaussova kvadratura

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Matematický ústav UK Matematicko-fyzikální fakulta

8 Plochy - vytvoření, rozdělení, tečná rovina a normála. Šroubové plochy - přímkové, cyklické. Literatura:

Rekonstrukce křivek a ploch metodou postupné evoluce

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

Interpolace pomocí splajnu

Diferenciáln. lní geometrie ploch

Základní vlastnosti křivek

Plochy počítačové grafiky

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

7.KINEMATICKÁ GEOMETIE V ROVINĚ 7.1 Rovinné křivky

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

Potenciální proudění

Rhino - základní příkazy

Matematická analýza III.

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

obecná rovnice kružnice a x 2 b y 2 c x d y e=0 1. Napište rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem A[-3;2].


modelovani_ploch.pdf - návod k vypracování 2.sam. práce a vzor vyplnění formuláře ( přineste na 5.cvičení)

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Další plochy technické praxe

7. Důležité pojmy ve vektorových prostorech

Aplikovaná matematika I

37. PARABOLA V ANALYTICKÉ GEOMETRII

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Interpolace, aproximace

Matematická analýza pro informatiky I.

Analytická geometrie. přímka vzájemná poloha přímek rovina vzájemná poloha rovin. Název: XI 3 21:42 (1 z 37)

Úvodní informace Soustavy lineárních rovnic. 12. února 2018

1. Přímka a její části

Fakt. Každou soustavu n lineárních ODR řádů n i lze eliminací převést ekvivalentně na jednu lineární ODR

Offsety KMA/ITG Informační technologie ve vyučování geometrie Offsety ITG 1 / 33

Soustavy lineárních rovnic

Metamorfóza obrázků Josef Pelikán CGG MFF UK Praha

PROSTORU MODELLING OF NURBS CURVES AND SURFACES IN THE PROJECTIVE SPACE

9.1 Definice a rovnice kuželoseček

NURBS REPREZENTACE KŘIVEK V MAPLE

Aproximace funkcí. x je systém m 1 jednoduchých, LN a dostatečně hladkých funkcí. x c m. g 1. g m. a 1. x a 2. x 2 a k. x k b 1. x b 2.

Základní topologické pojmy:

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Definice 13.1 Kvadratická forma v n proměnných s koeficienty z tělesa T je výraz tvaru. Kvadratická forma v n proměnných je tak polynom n proměnných s

3. ANTAGONISTICKÉ HRY

Geometrické vidění světa KMA/GVS ak. rok 2013/2014 letní semestr

Extrémy funkce dvou proměnných

Konstruktivní geometrie

1 Rozdělení mechaniky a její náplň

ANTAGONISTICKE HRY 172

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ. u. v = u v + u v. Umět ho aplikovat při

5. Statika poloha střediska sil

1/10. Kapitola 12: Soustavy lineárních algebraických rovnic

Počítačová grafika RHINOCEROS

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

Analytická geometrie. c ÚM FSI VUT v Brně

Funkce dvou proměnných

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

Parametrická rovnice přímky v rovině

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

Numerické metody a programování. Lekce 7

Lineární zobrazení. 1. A(x y) = A(x) A(y) (vlastnost aditivity) 2. A(α x) = α A(x) (vlastnost homogenity)

Klasické třídy ploch

Aproximace funkcí. Numerické metody 6. května FJFI ČVUT v Praze

Grafická data jsou u 2D vektorové grafiky uložena ve voxelech NEPRAVDA Grafická data jsou u rastrové grafiky uložena v pixelech PRAVDA Grafická data

pochopení celé kapitoly je myšlenka, že těleso S lze považovat za vektorový prostor

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Základy lineárního programování VMAT, IMT 1 / 25

1 1 3 ; = [ 1;2]

Matematika I, část I Vzájemná poloha lineárních útvarů v E 3

Topografické plochy KG - L MENDELU. KG - L (MENDELU) Topografické plochy 1 / 56

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

x 2 = a 2 + tv 2 tedy (a 1, a 2 ) T + [(v 1, v 2 )] T A + V Příklad. U = R n neprázdná množina řešení soustavy Ax = b.

Křivky a plochy I. Petr Felkel. Katedra počítačové grafiky a interakce, ČVUT FEL místnost KN:E-413 na Karlově náměstí

4. OBYČEJNÉ DIFERENCIÁLNÍ ROVNICE

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

Aproximace posuvů [ N ],[G] Pro každý prvek se musí nalézt vztahy

Modelování ternárních systémů slitin

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK

od zadaného bodu, vzdálenost. Bod je střed, je poloměr kružnice. Délka spojnice dvou bodů kružnice, která prochází středem

Diferenciální geometrie

Šroubovice... 5 Šroubové plochy Stanovte paprsek tak, aby procházel bodem A a po odrazu na rovině ρ procházel bodem

Afinní zobrazení, jeho regularita a (totální) singularita. Asociovaný homomorfismus. Analytické

Obsah a průběh zkoušky 1PG

Transkript:

Plochy zadané okrajovými křivkami Lineární plát plocha je určena dvěma okrajovými křivkami, pokud by pro tyto křivky byly intervaly, v nichž leží hodnoty parametru, různé, provedeme lineární transformaci parametru jedné z křivek tak, aby obě křivky měly parametr ze stejného intervalu plát zkonstruujeme tak, že úsečkou spojíme body a v kde je konstanta volená z intervalu k I a ( v) a ( v), vi 0 1 a ( ) 0 vk a ( ) 1 v k rovnice plátu a ( v) 0 a ( v) 1 P( u, v) a ( v)(1 u) a ( v) u, vi, u 0,1 0 1

Plochy zadané okrajovými křivkami Lineární plát pokud je pro plochu zadán systém křivek i, můžeme interpolovat po částech tj. pro systém křivek můžeme výslednou plochu sestavit pomocí jednotlivých plátů kvalita výsledné plochy je velmi nízká a( v) není zajištěno hladké napojení sousedních plátů v technické praxi se však s touto plochou setkáváme často např. při interpolaci plochy dané velkým počtem křivek výhodou je, že parametrické křivky pro v = konst. jsou úsečky

Plochy zadané okrajovými křivkami Lineární plát příklady P u v v u v v u u v 2 (, ),, 2 (1 ), 0,1, 0,2 přímý kruhový konoid

Plochy zadané okrajovými křivkami Lineární plát příklady P( u, v) ucos( v), usin( v), v v u 0,1, v 0,2 0 přímý šroubový konoid Počítačová geometrie

Plochy zadané okrajovými křivkami Bilineární Coonsův plát plocha je určena dvěma systémy křivek plochy, tj. parametrickými křivky jedné a druhé soustavy uvažujme jeden plát, pro jednoduchost předpokládejme, že tento plát bude mít parametry u 0,1, v 0,1 obecný případ převedeme na tento tvar vhodnými transformacemi parametru uvažujme tedy plát plochy určený okrajem (čtyřmi oblouky křivek) pro parametry z jednotkového čtverce protějšími stranami okraje plátu jsou křivky a0( v), a1( v) a b0( u), b1( u)

Plochy zadané okrajovými křivkami Bilineární Coonsův plát mapovací matici plátu nazveme matici P00 a0( v) P01 M b0( u) P( u, v) b1( u) P10 a1 ( v) P 11 P( u, v) P(0,0) P,... - je polohový vektor bodu plochy ozn. 00, kde rovnice Coonsova bilineárního plátu je tvaru Počítačová geometrie 1 v (1 u, 1, u) M 1 0 u v 0,1, v 0,1

Plochy zadané okrajovými křivkami Bilineární Coonsův plát lze dokázat jsou-li protější dvě strany okraje bilineárního plátu úsečkami, je výsledná plocha přímkovou plochou (tedy spec. příklad lineárního plátu) Důkaz: je-li např. b ( u) (1 u) P up 0 00 10 b ( u) (1 u) P up 1 01 11 potom parametrické křivky plátu pro v = konst. jsou rovněž úsečkami rovnice plátu je v tomto případě tvaru P( u, v) a ( v)(1 u) a ( v) u, u 0,1, v 0,1 0 1

Plochy zadané okrajovými křivkami Bilineární Coonsův plát příklady P( u, v) u, v, u u v v u 0,1, v 0,1 2 2

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát určen stejně jako bilineární Coonsův plát svým okrajem jde o obecnější plochu rovnice Coonsova bikubického plátu je tvaru F1 ( v) ( F1( u), 1, F2( u)) M 1 0 F2 ( v) F ( t), F ( t) u 0,1, v 0,1 funkce 1 2 byly použity v souvislosti s Fergusonovými křivkami F t t t 3 2 1( ) 2 3 1 F ( t) 2t 3t 2 3 2

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát plocha obsahuje daný okraj, např. u = 0 P00 a0( v) P01 F1 ( v) (1 1,0) b (0) P(0, v) b (0) 1 0 0 1 P10 a1 ( v) P 11 F2 ( v) P(0, v) a ( v) analogicky ostatní dané křivky leží na plátu 0

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát vektory příčných derivací podél okrajových křivek jsou lineární kombinací tečných vektorů okrajových křivek v rozích plátu např. P(0, v) u b(0) b(0) 1 0 2 1 analogicky pro další okrajové křivky

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát Plátování uvažujme dva bikubické Coonsovy pláty plát plát 1 2 P( u, v) s okrajovými křivkami a ( v), a ( v), b ( u), b ( u), u 0,1, v 0,1 P( w, v) 0 1 0 1 s okrajovými křivkami a ( v), a ( v), b ( w), b ( w), v 0,1, w 0,1 1 2 2 3 okrajové křivky složené plochy jsou třídy b(1) b(0) 0 2 b(1) b(0) 1 3 1 C

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát Plátování z předchozího je zřejmé, že navíc každá parametrická křivka 1 v = konst. je třídy C Bikubické Coonsovy pláty zajišťují plátování

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát příklady P u v u v u u v v u 0,1, v 0,1 2 3 2 (, ),, 2 3 1

Plochy zadané okrajovými křivkami Bikubický Coonsův plát příklady - napojení Počítačová geometrie

Plochy zadané okrajovými křivkami 12-vektorový plát Fergusonův plát ozn. P(0,0) u P Fergusonův plát je určen polohovými vektory tečnými vektory tečnými vektory u 00,... P, P, P, P P P P P P P P P 00 10 01 11 u u u u 00, 10, 01, 11 v v v v 00, 10, 01, 11 rohových bodů plátu okrajových v-křivek okrajových u-křivek

Plochy zadané okrajovými křivkami 12-vektorový plát rovnice 12-vektorového plátu je tvaru F3 ( v) F( v) ( ) F4 ( v) 1 P( u, v) ( F3 ( u), F1 ( u), F2 ( u), F4 ( u)) M F 2 v M 0 P P 0 P P P P P P P P 0 0 u u 00 01 v v 00 00 01 01 v v 10 10 11 11 u u P10 P11 u 0,1, v 0,1 F t t t 3 2 1( ) 2 3 1 F ( t) 2t 3t 2 3 2 3 2 F3 ( t) t 2t t F () t t t 4 3 2

Plochy zadané okrajovými křivkami 12-vektorový plát platí okrajovými křivkami Fergusonova plátu jsou Fergusonovy kubiky např. u = 0 F3 ( v) F( v) ( ) F4 ( v) 1 P(0, v) (0,1,0,0) M F 2 v P(0, v) P F ( v) P F ( v) P F ( v) P F ( v) v v 00 1 01 2 00 3 01 4 podobně i pro další tři okrajové křivky

Plochy zadané okrajovými křivkami 12-vektorový plát platí Důkaz 12-vektorový plát splývá s Coonsovým bikubickým plátem, jehož okrajovými křivkami jsou Fergusonovy kubiky dané zadanými body a tečnými vektory 12-vektorového plátu Do rovnice bikubického Coonsova plátu dosadíme za okrajové křivky příslušné rovnice Fergusonových kubik a po jistých algebraických úpravách obdržíme rovnici 12-vektorového plátu Počítačová geometrie

Plochy zadané okrajovými křivkami 16-vektorový plát zadání stejné jako u 12-vektorového plátu liší se v matici M M P P P P P P P P P P P P P P P P uv u u uv 00 00 01 01 v v 00 00 01 01 v v 10 10 11 11 uv u u uv 10 10 11 11 P(0,0) P uv 00,... uv tzv. zkrutové vektory

Plochy vzniklé vytažením extrude profil křivka, kterou budeme vytahovat (např. ve směru nějaké osy) z rovinná k( u) [ x( u), y( u),0] prostorová + vektor vytažení P( u, v) [ x( u), y( u), v] k( u) [ x( u), y( u), z( u)] a P( u, v) k( u) va x ui, vj y

Plochy vzniklé vytažením vytažení se změnou velikosti profilu profil k( u) [ x( u), y( u),0] P( u, v) [ mv x( u), mv y( u), v] ui, vj vytažení ve směru osy z se současným zvětšováním nebo zmenšováním profilu zvětšení nebo zmenšení je přímo úměrné vytažení s koeficientem úměrnosti m

Šablonování křivky po trase sweep profil křivka, která se pohybuje trasa křivka, po které se pohybuje profil k 1 ( u ) [ x ( u ), y ( u ), z ( u )] k ( v ) [ x ( v ), y ( v ), z ( v )] 2 = translační plocha můžeme zaměnit roli křivek P( u, v) k ( u) k ( v) 1 1 ui, vj

Plochy vzniklé potažením loft dána soustava křivek hledáme takovou plochu, která interpoluje dané křivky a ( v) 0 a ( v) 1 a ( v) 2 př. lineární plát, hermitovský plát Počítačová geometrie

Šablonování křivky po dvou trasách sweep 2 rails b ( u) 0 a ( v) 0 b( u) 1 dány tři okraje trasy b0( u), b1( u) profil a0( v) (není translační plocha, profil se mění) př. bilineární Coonsův plát

Bézierovy plochy Bézierova plocha stupně ( m1) ( n1) mn je určena řídícími body a vztahem n m n m Q( u, v) P B ( u) B ( v), u 0,1, v 0,1 i0 j0 ij i j, kde k B ( t), k n, m bázové funkce i jsou Bernsteinovy polynomy k-tého stupně k i k i ( ) k (1 ) Bi t t t i t 0,1, i 0,1,..., k

Bézierovy plochy Bézierova plocha stupně platí mn Bézierova plocha prochází rohovými body sítě a okrajové křivky plochy jsou Bézierovými křivkami pro okraje sítě tečná rovina v bodě P je určena body 00 P00, P10, P01 podobně pro další rohové body Q(0,0) P Q(0,1) P Q(1,0) P Q(1,1) P 00 0m n0 nm okrajová křivka např.: m m Q(0, v) P0 jb j ( v) j0

Bézierovy plochy Příklad Bézierova plocha se sítí řídících bodů

Bézierovy plochy Napojování mějme dva Bézierovy pláty první z nich je určen sítí řídících bodů druhý je určen sítí řídících bodů počet bodů ve směru v je stejný pro oba pláty a je roven m pláty navazujeme ve směru u a požadujeme, aby jejich stupeň v tomto směru byl alespoň tři, tj. s3, t3 napojení 0 C QR, Qij, i 0,..., s; j 0,..., m R, i 0,..., t; j 0,..., m pláty mají společnou stranu, tj., toho docílíme ztotožněním řídících bodů, které určují příslušnou stranu ij Q( u,1) R(0, v) Q, 0,..., sj R0 j j m

Bézierovy plochy Napojování napojení C 0

Bézierovy plochy Napojování napojení C 1 pokud společná strana plátů je spojitá a jsou-li identické příčné tečné vektory ve směru u podél této strany C 1 tj. shoda spojité strany a splnění následující vztahu pro body řídících polygonů obou plátů Q, 0,..., sj Qs 1 j R1 j R0 j j m křivka spojující řídící body společné strany leží ve středu úseček, které spojují vždy předposlední bod řídícího polygonu plátu Q ve směru u s druhým bodem plátu ve stejném směru R C 1

Bézierovy plochy Napojování napojení C 1

Bézierovy plochy Bézierova bikubická plocha m 3, n3 B ( t) (1 t) 3 3 0 B ( t) 3 t(1 t) 3 2 1 B ( t) 3 t (1 t) 3 2 2 B () t t 3 3 3 Počítačová geometrie 3 3 3 3 (, ) ij i ( ) j ( ), 0,1, 0,1 i0 j0 Q u v P B u B v u v M B 1 3 3 1 3 6 3 0 P 3 3 0 0 1 0 0 0 2 T T 3 2 (, ) 1 T Q u v UM BPM BV u u u M BPM B v P P P P P P P P P P P P P P P P 3 v v 1 00 01 02 03 10 11 12 13 20 21 22 23 30 31 32 33