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第七章:Mesh
0 基本描述
网格有一系列的三角面片组成三角面片包含三个点的索引点索引可以在点表中找到相应的点
1 Tessellation
1.1 基础网格化方法(低效)
检测多边形的任意两顶点连线是否与任意边相交如果相交则无法切割,否则可以切割,继续用该方法进行三角化.
1.2 Ear clipping
取相邻三个顶点i,i+1,i+2,检查线段[i, i+2]是否与边相交如果没有相交则将该耳朵从多边形中去除,继续三角化
Subdivision(细分)
2.1 Loop Subdivision
每个边都会添加一个新节点,连接后一个三角形转变为四个三角形,同时更新每个原始顶点的位置 ![]() 如图(a)所示,新的顶点根据相邻点及自己的权重得到,n为相邻点数 p k + 1 = ( 1 − n β ) p k + ∑ i = 0 n − 1 β p i k β = 5 8 − ( 3 8 + 1 4 c o s 2 π n ) 2 n p_{}^{k+1} = (1 - n\beta)p_{}^{k} + \sum_{i=0}^{n-1}\beta p_{i}^{k}\\ \ \\ \beta = \frac{\frac{5}{8} - (\frac{3}{8} + \frac{1}{4}cos\frac{2\pi}{n})^2}{n}\\ pk+1=(1−nβ)pk+i=0∑n−1βpik β=n85−(83+41cosn2π)2 2.1.2新节点p k , p i k p_{}^{k},p_{i}^{k} pk,pik是两个端点, p i − 1 k , p i + 1 k p_{i - 1}^{k},p_{i + 1}^{k} pi−1k,pi+1k是两个相对顶点,如图(b)所示 p i k + 1 = 3 8 ( p k + p i k ) + 1 8 ( p i − 1 k + p i + 1 k ) p_{i}^{k+1} = \frac{3}{8}(p_{}^{k} + p_{i}^{k}) + \frac{1}{8}(p_{i - 1}^{k} + p_{i + 1}^{k}) pik+1=83(pk+pik)+81(pi−1k+pi+1k) 2.2 Catmull-Clark subdivision为了得到更均匀分布的三角形,每个原始三角形的边都被翻转,使之连接两个相邻中间顶点而不是连接两个已经存在的旧顶点 2.3.1顶点更新第一个式子为中间点的计算,第二个式子是三角形顶点的位置更新,第三个式子是 β \beta β的计算 p m i d d l e k + 1 = p a k + p b k + p c k 3 p k + 1 = ( 1 − n β ) p k + β ∑ i = 0 n − 1 p i k β ( n ) = 4 − 2 c o s ( 2 π n ) 9 n p_{middle}^{k+1} = \frac{p_{a}^{k} + p_{b}^{k} + p_{c}^{k}}{3}\\ \ \\ p_{}^{k+1} = (1 - n\beta)p_{}^{k} + \beta \sum_{i=0}^{n-1} p_{i}^{k}\\ \ \\ \beta(n) = \frac{4 - 2cos(\frac{2\pi}{n})}{9n}\\ pmiddlek+1=3pak+pbk+pck pk+1=(1−nβ)pk+βi=0∑n−1pik β(n)=9n4−2cos(n2π) 3 Simplification(简化)Approximating a given input mesh with a less complex but geometrically faithful representation remove reddundant(多余的) geometryreduce model sizeimprove run-time performance 3.1 levels of detail (LOD)对于网格内部顶点v,记其周围相邻面片集为S,则该点的平坦性准则由下述的距离来描述: d = ∣ N ⋅ ( v − C ) ∣ N = ∑ f ∈ S n ( f ) A ( f ) ∑ f ∈ S C = ∑ f ∈ S c ( f ) A ( f ) ∑ f ∈ S d = |N\cdot(v - C)|\\ \ \\ N = \frac{\sum_{f\in S}^{} n(f) A(f)}{\sum_{f\in S}^{}}\\ \ \\ C = \frac{\sum_{f\in S}^{} c(f) A(f)}{\sum_{f\in S}^{}}\\ d=∣N⋅(v−C)∣ N=∑f∈S∑f∈Sn(f)A(f) C=∑f∈S∑f∈Sc(f)A(f) 这里A(f),c(f),n(f)分别为三角面片的面积、中心和法向量 3.3.2 Hoppe-渐进的网格简化技术 3.3.3 基于二次误差度量的简化技术 |
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