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Um pouco mais sobre modelos de objetos
72

Um pouco mais sobre modelos de objetos

Jan 21, 2016

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Um pouco mais sobre modelos de objetos. Ray Path Categorization. Ray Path Categorization . Nehab, D.; Gattass, M. Proceedings of SIBGRAPI 2000, Brazil, 2000, pp. 227-234. Ray Path Categorization.   -. Curvas e Superfícies. modelagem paramétrica. y. y'. x'. x. - PowerPoint PPT Presentation
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Page 1: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Um pouco mais sobre modelos de objetos

Page 2: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Ray Path Categorization

Ray Path Categorization.Nehab, D.; Gattass, M.Proceedings of SIBGRAPI 2000, Brazil, 2000, pp. 227-234.

Page 3: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Ray Path Categorization

-

Page 4: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Curvas e Superfícies

modelagem paramétrica

Page 5: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Independência de eixos

x

y

x'

y'

Page 6: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Valores Múltiplos

x

y

Page 7: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Controle Local

x

y

Page 8: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Redução da Variação

polinômio de grau elevado

Page 9: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Continuidade Variável

Page 10: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Versatilidade

Page 11: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Requisitos: Amostragem Uniforme

s1

s2

s3

s4

sn

si sj

Formulação matemática tratávelFinalizando:

Page 12: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Solução

Curva representada por partes através de polinômios de grau baixo (geralmente 3) Curva representada por partes através de polinômios de grau baixo (geralmente 3)

zzzz

yyyy

xxxx

dtctbtatz

dtctbtaty

dtctbtatx

23

23

23

)(

)(

)(

globaluuu

ou

localt

n,

1,0

0

t=0

t=1

Parametrização

t=0 t=1 t=0 t=1 t=0 t=1

u0 u1 u2 un

Page 13: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Curvas de Bézier

P. de Casteljau, 1959 (Citroën)P. de Bézier, 1962 (Renault) - UNISURFForest 1970: Polinômios de Bernstein

iinni tt

i

ntB

)1()(,

n

iini VtBtP

0, )()(

x

P(t)

y

z

t=0

t=1

V0

V1

V2

V3

Vn-1

Vn onde:

)!(!

!

ini

n

i

n

coef. binomial

pol. Bernstein

Page 14: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Bézier Cúbicas

30033,0 )1()1(

0

3)( ttttB

x

P(t)

3

03, )()(

iii VtBtP

y

z

V0

V1

V2

V3

tttttB 21133,1 )1(3)1(

1

3)(

22233,2 )1(3)1(

2

3)( tttttB

33333,3 )1(

3

3)( ttttB

i

i tB )(3, 1)1( 3 tt

33

22

12

03 )1(3)1(3)1()( VtVttVttVttP

Page 15: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Polinômios Cúbicos de Bernstein

1

10 t

B0,3

(1-t)3

3

10 t

B1,3

3(1-t)2t

1

10 t

B3,3

t3

10 t

B2,3

3(1-t) t2

-3

1

10 t

B0,3 + B1,3 + B2,3 + B3,3

Page 16: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Propriedades da Bézier Cúbica

33

22

12

03 )1(3)1(3)1()( VtVttVttVttP

33

22

12

02 )1(63)1(3)1(6)1(3)( VtVtttVtttVttP

dt

d

0)0( VP

3)1( VP

10 33)0( VVPdt

d

32 33)1( VVPdt

d

x

P(t)

y

z

V0

V1

V2

V3

R(0)

R(1)

Page 17: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Controle da Bézier Cúbica

Page 18: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Redução de n=3 para n=2

33

22

12

03 )1(3)1(3)1()( VtVttVttVttP

101

0 )1()( VtVttV

211

1 )1()( VtVttV

3212 )1()( VtVttV

12

211

10

2 )1(2)1()( VtVttVttP

32

2

21102

)1(

)1()1(2)1()1()(

VtVtt

VtVtttVtVtttP

)(10 tV

)(11 tV )(1

2 tV

Bezier n=2

Page 19: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Redução de n=2 para n=1

11

10

20 )1()( VtVttV

12

211

10

2 )1(2)1()( VtVttVttP

12

11

11

10 )1()1()1()( VtVttVtVtttP

Bezier n=1

12

11

21 )1()( VtVttV

11

20)1()( VtVttP

10V

11V

12V

20V

21V

)(tP

Page 20: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Cálculo de um Ponto

10V

11V

12V

20V

21V

)(tP

0V

1V

2V

3V

11V

10V

12V

20V

21V )(tP

(1-t)

t

)()()1()( 1,11,, tBttBttB ninini Mostre que:

0V

1V 2V

3V

Page 21: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Subdivisão de Bézier Cúbicas

3

2

1

0

3

2

1

0

1331

0242

0044

0008

8

1

V

V

V

V

V

V

V

V

L

L

L

L

3

2

1

0

3

2

1

0

8000

4400

2420

1331

8

1

V

V

V

V

V

V

V

V

R

R

R

R

101 2

1

2

1VVV L

. . .LV1

H

00 VV L

1V

2V

LV2

RL VV 03

RV1

RV2

33 VV R

Page 22: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Construção de uma Bezier

u=1/2

P(1/2)

Page 23: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Introduction toSubdivision Surfaces

Adi Levin

Page 24: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Subdivision Curves and Surfaces

• Subdivision curves– The basic concepts of subdivision.

• Subdivision surfaces– Important known methods.– Discussion: subdivision vs. parametric

surfaces.

Page 25: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 26: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

1 : 33

: 1

Page 27: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 28: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 29: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 30: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 31: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 32: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

Page 33: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Corner Cutting

The control polygon

The limit curveA control point

Page 34: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 35: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 36: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

1 :

1

1 :

1

Page 37: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

1 :

8

Page 38: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 39: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 40: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 41: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 42: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 43: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 44: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 45: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 46: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 47: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 48: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

Page 49: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The 4-point scheme

The control polygon

The limit curveA control point

Page 50: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Subdivision curves

Non interpolatory subdivision schemes

• Corner Cutting

Interpolatory subdivision schemes

• The 4-point scheme

Page 51: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Basic concepts of Subdivision

• A subdivision curve is generated by repeatedly applying a subdivision operator to a given polygon (called the control polygon).

• The central theoretical questions: – Convergence: Given a subdivision operator

and a control polygon, does the subdivision process converge?

– Smoothness: Does the subdivision process converge to a smooth curve?

Page 52: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Subdivision schemes for surfaces

• A Control net consists of vertices, edges, and faces.• In each iteration, the subdivision operator refines the

control net, increasing the number of vertices (approximately) by a factor of 4.

• In the limit the vertices of the control net converge to a limit surface.

• Every subdivision method has a method to generate the topology of the refined net, and rules to calculate the location of the new vertices.

Page 53: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Triangular subdivision

Works only for control nets whose faces are triangular.

Every face is replaced by 4 new triangular faces.

The are two kinds of new vertices:

• Green vertices are associated with old edges

• Red vertices are associated with old vertices.

Old verticesNew vertices

Page 54: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Loop’s scheme

3 3

1

1

1

1

1

1

1

nw

n

n

nwn

22cos2340

64

n - the vertex valency

A rule for new red vertices A rule for new green vertices

Every new vertex is a weighted average of the old vertices. The list of weights is called the subdivision mask or the stencil.

Page 55: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The original control net

Page 56: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 1st iteration

Page 57: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 2nd iteration

Page 58: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 3rd iteration

Page 59: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The limit surface

The limit surfaces of Loop’s subdivision have continuous curvature almost everywhere.

Page 60: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The Butterfly scheme

This is an interpolatory scheme. The new red vertices inherit the location of the old vertices. The new green vertices are calculated by the following stencil:

-1

-1

-1

-1

88

2

2

Page 61: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The original control net

Page 62: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 1st iteration

Page 63: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 2nd iteration

Page 64: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 3rd iteration

Page 65: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The limit surface

The limit surfaces of the Butterfly subdivision are smooth but are nowhere twice differentiable.

Page 66: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Quadrilateral subdivision

Works for control nets of arbitrary topology. After one iteration, all the faces are quadrilateral.

Every face is replaced by quadrilateral faces.The are three kinds of new vertices:

• YellowYellow vertices are associated with old facesfaces• Green vertices are associated with old edges• Red vertices are associated with old vertices.

Old vertices New vertices

Old edge

Old face

Page 67: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

Catmull Clark’s scheme

1

1

11

1

First, all the yellow vertices are calculated

Step 1

1 1

1

1

Then the green vertices are calculated using the values

of the yellow vertices

Step 2

11

11

1

11

1

1

nw

Finally, the red vertices are calculated using the values

of the yellow vertices

Step 3

)2( nnwn

n - the vertex valency

1

Page 68: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The original control net

Page 69: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 1st iteration

Page 70: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 2nd iteration

Page 71: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

After 3rd iteration

Page 72: Um pouco mais sobre  modelos de objetos

The limit surface

The limit surfaces of Catmull-Clarks’s subdivision have continuous curvature almost everywhere.