OpenGL繪制簡單的參數曲線(二)——三次Bezier曲線


  今天我們來介紹三次Bezier曲線,這曲線網上資料非常多,我這里只是簡單介紹下原理。

  在二維空間中(三維也類似),給定n+1個點P0P1、... 、Pn。參數tn次的Bezier曲線是:

圖1

  我們根據上面式子可以推出一次、二次、三次貝塞爾曲線,下面是一次貝塞爾曲線:

 

圖2

  下面是二次貝塞爾曲線,表示的是從P0P1線段取Q0P1P2線段取Q1,每一個Q0Q1都是曲線的切向量:

圖3

  下面是三次貝塞爾曲線,表示的是從P0P1線段取Q0P1P2線段取Q1P2P3線段取Q2,再從Q0Q1R0Q1Q2R1,每一個R0R1都是曲線的切向量:

 

圖4

  這樣就給出了公式,下面貼出三次Beizer曲線的代碼,同樣可以手動調節參數,大家參考一下。

 

#include <math.h>
#include <gl/glut.h>
#include <iostream>
using namespace std;
  
int xCoord[4], yCoord[4];
int num = 0;
 
bool finishBeizer = false;
bool mouseLeftDown = false;
bool mouseRightDown = false;
 
/*計算Bezier曲線*/
void Bezier(int n)
{
    float f1, f2, f3, f4;
    float deltaT = 1.0 / n;
    float T;
  
    glBegin(GL_LINE_STRIP);
    for (int i = 0; i <= n; i++) {
  
        T = i * deltaT;
  
        f1 = (1-T) *(1- T) * (1-T);
        f2 = 3 * T * (1-T) * (1- T);
        f3 = 3 * T * T * (1-T);
        f4 = T * T * T;
  
        glVertex2f( f1*xCoord[0] + f2*xCoord[1] + f3*xCoord[2] + f4*xCoord[3],
            f1*yCoord[0] + f2*yCoord[1] + f3*yCoord[2] + f4*yCoord[3]);
    }
    glEnd();
}
  
/*用鼠標進行繪制,完成后可改變控制點,拖動即可*/
void display(){
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  
    glLineWidth(1.5);
    glColor3f (1.0, 0.0, 0.0);
    glBegin(GL_LINE_STRIP);
    for (int i = 0; i < num; i++)
        glVertex3f (xCoord[i], yCoord[i], 0.0);
    glEnd();
  
    glColor3f (0.0, 0.0, 1.0);
    if (num == 4)
        Bezier(20);
	
	glPointSize(10.0f);
	glBegin(GL_POINTS);
	glVertex2f(xCoord[0], yCoord[0]);
	glVertex2f(xCoord[1], yCoord[1]);
	glVertex2f(xCoord[2], yCoord[2]);
	glVertex2f(xCoord[3], yCoord[3]);
	glEnd(); 

    glFlush();
    glutSwapBuffers();
}
  
void init()
{
    glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 0.0);
    glShadeModel(GL_FLAT);
}
  
void myReshape(int w, int h)
{
    glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluOrtho2D(0.0, (GLsizei)w, (GLsizei)h, 0.0);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}
  
void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
    if (!finishBeizer)
    {
        if (button == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_DOWN)
        {
            xCoord[num] = x;
            yCoord[num] = y;
            num++;
 
            if (num == 4)
                finishBeizer = true;
 
            glutPostRedisplay();
        }
    }
    else
    {
        if (button == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_DOWN)
        {
            mouseLeftDown = true;
        }
 
        if (button == GLUT_LEFT_BUTTON && state == GLUT_UP)
        {
            mouseLeftDown = false;
        }
 
        if (button == GLUT_RIGHT_BUTTON && state == GLUT_DOWN)
        {
            mouseRightDown = true;
        }
 
        if (button == GLUT_RIGHT_BUTTON && state == GLUT_UP)
        {
            mouseRightDown = false;
        }
    }
}
 
double distance(int x1, int y1, int x2, int y2)
{
	return sqrt((x1-x2) * (x1 -x2) + (y1-y2) * (y1-y2));
}

void motion(int x, int y)
{
    if (mouseLeftDown)
    {
		if (distance(xCoord[1], yCoord[1], x, y) < 20)
		{
			xCoord[1] = x;
			yCoord[1] = y;
		}

		if (distance(xCoord[2], yCoord[2], x, y) < 20)
		{
			xCoord[2] = x;
			yCoord[2] = y;
		}
    }
 
 
    glutPostRedisplay();
}
  
int  main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode (GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB );
    glutInitWindowSize (450, 450);
    glutInitWindowPosition (200, 200);
    glutCreateWindow ("hello");
    init ();
  
    glutDisplayFunc(display);
    glutReshapeFunc(myReshape);
    glutMouseFunc(mouse);
    glutMotionFunc(motion);
  
    glutMainLoop();
    return 0;
}

  


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