在我关于数学图形的博客中,一开始讲曲线的生成算法.然后在最近的章节中介绍了圆环,还介绍了螺旋管以及海螺的生成算法.一类是曲线,一类是环面,为什么不将曲线变成环的图形,毕竟曲线看上去太单薄了,这一节我将介绍如何依照曲线(Curve)生成其相应的曲面管.

相关软件参见:数学图形可视化工具,使用自己定义语法的脚本代码生成数学图形.

圆柱面这一节的最后,我提供了两种算法,以生成朝向任意方向的圆柱面,一种是极坐标原理,另一种是矩阵原理.这一节也是采用这两个原理生成曲面管,因为由曲线生成的曲面管就是若干个有朝向的圆柱面组成.

先看个三维曲线的代码:

圆环面螺线:

#http://xuxzmail.blog.163.com/blog/static/25131916200976114621705/
#Toroidal spiral vertices = t = from to (*PI) r =
n = x = (r+sin(*t))*cos(t)
y = (r+sin(*t))*sin(t)
z = cos(n*t) r = ;
x = x*r
y = y*r
z = z*r

圆环面螺线管(极坐标原理):

#http://xuxzmail.blog.163.com/blog/static/25131916200976114621705/
#Toroidal spiral vertices = D1: D2: u = from to (*PI) D1
v = from to (*PI) D2 r =
n = xq = (r+sin(*v))*cos(v)
yq = (r+sin(*v))*sin(v)
zq = cos(n*v) #由线变管 xd = array_difference(xq, )
yd = array_difference(yq, )
zd = array_difference(zq, ) len = sqrt(xd*xd + yd*yd + zd*zd)
a = xd/len
b = yd/len
c = zd/len radius =0.2 ac = sqrt(a*a + c*c)
angleY = atan2(ac, b)
angleXZ = atan2(a,c) m = cos(u) * radius
n = sin(u) * radius e = sin(angleY)
f = cos(angleY) g = sin(angleXZ)
h = cos(angleXZ) x0 = m
y0 = -n*e
z0 = n*f x1 = x0*h + z0*g
y1 = y0
z1 = -x0*g + z0*h x = x1 + xq
y = y1 + yq
z = z1 + zq

圆环面螺线管(矩阵原理):

#http://xuxzmail.blog.163.com/blog/static/25131916200976114621705/
#Toroidal spiral vertices = D1: D2: u = from to (*PI) D1
v = from to (*PI) D2 r =
n = xq = (r+sin(*v))*cos(v)
yq = (r+sin(*v))*sin(v)
zq = cos(n*v) #由线变管 xd = array_difference(xq, )
yd = array_difference(yq, )
zd = array_difference(zq, ) len = sqrt(xd*xd + yd*yd + zd*zd)
len = max(len, 0.00001)
a = xd/len
b = yd/len
c = zd/len len = sqrt(b*b + c*c)
len = max(len, 0.00001)
m = c/len
n = -b/len i = b*n - c*m
j = - a*n
k = a*m radius = 0.2 x0 = cos(u) * radius
z0 = sin(u) * radius x = x0*i + xq
y = x0*j + z0*m + yq
z = x0*k + z0*n + zq

这是我所写的最复杂的脚本代码了,为了写这种脚本,我不惜将脚本解析器实现对自定义变量的支持.

不过这两种写法都会有点瑕疵,因为在某个情况下拐点时,会出现扭曲,这种瑕疵似乎很难解决.

再举个节的例子:

line_torus_knot(37)

vertices =
t = from to (*PI) p =
q = r = + cos(q/p*t) x = r*sin(t)
y = sin(q/p*t)
z = r*cos(t) r = 0.5 + 0.5*sin(t)
g = 0.5 + 0.5*y
b = 0.5 + 0.5*cos(t)

pipe_torus_knot(37)极坐标原理

vertices = D1: D2:

u = from  to (*PI) D1
v = from to (*PI) D2 p =
q = r = + cos(q/p*v) xq = r*sin(v)
yq = sin(q/p*v)
zq = r*cos(v) r = 0.5 + 0.5*sin(v)
g = 0.5 + 0.5*yq
b = 0.5 + 0.5*cos(v) #由线变管 xd = array_difference(xq, )
yd = array_difference(yq, )
zd = array_difference(zq, ) len = sqrt(xd*xd + yd*yd + zd*zd)
a = xd/len
b = yd/len
c = zd/len radius = 0.2 ac = sqrt(a*a + c*c)
angleY = atan2(ac, b)
angleXZ = atan2(a,c) m = cos(u) * radius
n = sin(u) * radius e = sin(angleY)
f = cos(angleY) g = sin(angleXZ)
h = cos(angleXZ) x0 = m
y0 = -n*e
z0 = n*f x1 = x0*h + z0*g
y1 = y0
z1 = -x0*g + z0*h x = x1 + xq
y = y1 + yq
z = z1 + zq

pipe_torus_knot(37)矩阵原理

vertices = D1: D2:

u = from  to (*PI) D1
v = from to (*PI) D2 p =
q = r = + cos(q/p*v) xq = r*sin(v)
yq = sin(q/p*v)
zq = r*cos(v) r = 0.5 + 0.5*sin(v)
g = 0.5 + 0.5*yq
b = 0.5 + 0.5*cos(v) #由线变管 xd = array_difference(xq, )
yd = array_difference(yq, )
zd = array_difference(zq, ) len = sqrt(xd*xd + yd*yd + zd*zd)
px = xd/len
py = yd/len
pz = zd/len len = sqrt(py*py + pz*pz)
len = max(len, 0.00001)
m = pz/len
n = -py/len i = py*n - pz*m
j = - px*n
k = px*m radius = 0.2 x0 = cos(u) * radius
z0 = sin(u) * radius x = x0*i + xq
y = x0*j + z0*m + yq
z = x0*k + z0*n + zq

数学图形之将曲线(curve)转化成曲面管的更多相关文章

  1. 数学图形(1.35)Kappa curve

    不知道这个曲线和那个运动品牌背靠背有什么关系.阿迪原先的商标是个三叶草,难道背靠背也是由数学图形来的? 以下是维基上的解释. In geometry, the kappa curve or Gutsc ...

  2. 数学图形(1.48)Cranioid curve头颅线

    这是一种形似乎头颅的曲线.这种曲线让我想起读研的时候,搞的医学图像三维可视化.那时的原始数据为脑部CT图像.而三维重建中有一种方式是面绘制,是将每一幅CT的颅骨轮廓提取出来,然后一层层地罗列在一起,生 ...

  3. 数学图形(2.6)Satellit curve

    这曲线有点像鼓,绕在球上两头是开口的. #http://www.mathcurve.com/courbes3d/satellite/satellite.shtml vertices = t = to ...

  4. 数学图形(1.49)Nephroid曲线

    昨天IPhone6在国内发售了,我就顺手发布个关于肾的图形.Nephroid中文意思是肾形的.但是这种曲线它看上去却不像个肾,当你看到它时,你觉得它像什么就是什么吧. The name nephroi ...

  5. 数学图形(1.47)贝塞尔(Bézier)曲线

    贝塞尔曲线又称贝兹曲线或贝济埃曲线,是由法国数学家Pierre Bézier所发现,由此为计算机矢量图形学奠定了基础.它的主要意义在于无论是直线或曲线都能在数学上予以描述. 上一节讲的是高次方程曲线, ...

  6. 数学图形(1.2)Sin曲线

    相关软件参见:数学图形可视化工具,使用自己定义语法的脚本代码生成数学图形.该软件免费开源.QQ交流群: 367752815 Sin曲线 vertices = x = *PI) to (*PI) y = ...

  7. 数学图形(2.19) 利萨茹3D曲线

    在前面的章节数学图形(1.13) 利萨茹曲线中,写的是二维的利萨茹曲线,这一节,将其变为3D图形. #http://www.mathcurve.com/courbes3d/lissajous3d/li ...

  8. 数学图形(1.26)Clairaut曲线

    像瓜子样的曲线 相关软件参见:数学图形可视化工具,使用自己定义语法的脚本代码生成数学图形.该软件免费开源.QQ交流群: 367752815 #http://www.mathcurve.com/cour ...

  9. 数学图形(1.25)cassini曲线

    通过这种曲线可以看到一种由8到0的过度 相关软件参见:数学图形可视化工具,使用自己定义语法的脚本代码生成数学图形.该软件免费开源.QQ交流群: 367752815 #http://www.mathcu ...

随机推荐

  1. iconfont 在项目中的简单使用

    font-class引用 font-class是unicode使用方式的一种变种,主要是解决unicode书写不直观,语意不明确的问题. 与unicode使用方式相比,具有如下特点: 兼容性良好,支持 ...

  2. docker动态绑定端口

    一.背景 在创建容器的时候,我们可以使用命令 docker container run -p host:container container-name 的方式来绑定端口,还可以使用docker-co ...

  3. Python数据分析之pandas

    Python中的pandas模块进行数据分析. 接下来pandas介绍中将学习到如下8块内容:1.数据结构简介:DataFrame和Series2.数据索引index3.利用pandas查询数据4.利 ...

  4. tensorflow初始化参数内存占满问题

    最近使用tensorflow构建了一个浅层的网络,初始化参数的时候发现两个1080ti 22G的显存马上占满 后来发现解决办法为:在创建session的时候把显存设置为自适应即可,如下 config ...

  5. 一步一步写数据结构(BST-二叉排序树)

    二叉排序树的重要性不用多说,下面用c++实现二叉排序树的建立,插入,查找,修改,和删除.难点在于删除,其他几个相对比较简单. 以下是代码: #include<iostream> using ...

  6. 启动win8.1时提示 api-ms-win-crt-runtime-l1-1-0.dll丢失

    电脑里没有安装windows的更新KB2999226 到微软官网 https://www.microsoft.com/zh-cn/download/details.aspx?id=49081 下载对应 ...

  7. JAVAEE——淘淘商城第一天:电商行业的背景和技术特点,商城的介绍、技术的选型、系统架构和工程搭建

    1. 学习计划 1.电商行业的背景. 2.电商行业的技术特点 3.商城的介绍 a) 常用的名词介绍 b) 系统功能介绍 4.淘淘商城的系统架构 a) 传统架构 b) 分布式架构 c) 基于服务的架构 ...

  8. java-Excel导出中的坑

    在Excel导出过程中,若遇到合并单元格样式只有第一行合并,而下面要合并的行没有边框显示. 一般问题出在将单元格样式设置与合并单元格放在同一个循环中导致. 以下为一个完整版的demo以供参考 定义边框 ...

  9. HTML基础-DAY2

    表单标签form 功能:表单用于向服务器传输数据,从而实现用户与Web服务器的交互 表单能够包含input系列标签,比如文本字段.复选框.单选框.提交按钮等等. 表单还可以包含textarea.sel ...

  10. HDU 4641 K-string 后缀自动机 并查集

    http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=4641 https://blog.csdn.net/asdfgh0308/article/details/4096 ...