Создание динамической графики с помощью алгоритмов построения кривых

Рукин Тимофей
Лебедев Дмитрий Алексеевич

Классические алгоритмы построения кривых, такие как кривые Безье, B-сплайны и другие, сохраняют высокую значимость в современном мире благодаря своей универсальности, эффективности и широкому спектру применения. Они лежат в основе многих технологий, от компьютерной графики и CAD-систем до моделирования сложных поверхностей в инженерии и архитектуре.

Кривые Безье

Кривые Безье были разработаны в 1960-х годах независимо двумя инженерами: Пьером Безье и Полем де Кастельжо. Они работали над улучшением аэродинамики автомобильных кузовов, что требовало создания плавных и точных кривых. Пьер Безье опубликовал свои результаты в начале 1960-х годов, поэтому кривые получили его имя. Поль де Кастельжо разработал алгоритм для вычисления, но его работы оставались секретными до конца 1960-х.

Построение

Самым популярным способом построения является метод де Кастельжо:
  1. Рисуем опорные точки P0, P1, ... ,Pn и соединяем их последовательно отрезками: P0 → P1 P1 → P2 → ... → Pn Получаем ломаную линию.
  2. Взять некую переменную t, которая будет меняться от 0 до 1 с определенным интервалом (чем меньше, тем точнее)
  3. Для каждой t поставить точку на отрезках, пропорциональную t (при t = 0.5 поставить точку на середине) и соединить их. Получится N-1 отрезков
  4. Повторять, пока не останется одна точка
Порядок кривой: 
Ваш браузер не поддерживает canvas.

B-сплайны

B-сплайны были введены американским математиком Исааком Шенбергом в 1946 году. Термин B-сплайн происходит от «basis spline (базисный сплайн)» . B-сплайны обобщают кривую Безье, позволяя управлять формой кривой с помощью контрольных точек, но при этом алгебраическая степень B-сплайна не зависит от их числа.

Построение

Ваш браузер не поддерживает canvas.

Кубические сплайны

Кубические сплайны имеют более давнюю историю. Их математическое представление восходит к теории расчета изгиба балок, основы которой заложили Леонард Эйлер и Даниил Бернулли около 1750 года. Кубические сплайны изначально описывали форму упругой линии нагруженной балки. В 1938 году В.Кваде и Л.Коллатц применяли сплайны в своих работах, а в 1946 году году Шенберг впервые использовал термин “сплайн” в математическом контексте.

скоро
Ваш браузер не поддерживает canvas.
Ваш браузер не поддерживает canvas.
kite end
kite tail
kite tail
kite tail
kite tail
kite tail
head7
head6
head5
head4
head3
head2
head1