Юта чайник , спочатку створений Мартін Ньюелл, є зручним об'єктом для тестування графічних програм 3D.

Завдання - створити каркасне зображення чайника в перспективній проекції. Щоб заохочувати ідею програми для вихідного коду , режим перегляду та камери можуть бути ізольованими та виключені з рахунку. Це так, що параметри та вхідний файл можуть бути змінені та код повторно використаний для створення різноманітних зображень, але не потрібно створювати повноцінну утиліту, яка приймає складні аргументи командного рядка чи подібні. Шукається "хакерський" баланс.

вип. StackOverflow: Як працюють патчі Bezier в чайнику штату Юта?

Отже, тут є три підзадачі:

• зчитування даних чайника в оригінальному форматі .
• підрозділити дані патча, використовуючи поділ deCasteljau або інший метод. Для інших методів використовуються базисні матриці Безьє та оцінка поліномів (стандартні рефлекси, такі як Фолі та ван Дам, Ньюман і Спрулл) або базисні методи Бернштейна (які ще не в мене).
• спроектуйте точки на 2D (якщо мова не підтримує 3D спочатку) та намалюйте контур кожного невеликого пластиру, як видно з точки зору очей, погляд якого зосереджений на точці LookAt і вертикальна вісь якої вирівняна з вертикальною віссю чайника (тобто намалювати його «вертикально» з приємної точки зору).

Якщо припустити , що читання рядка , орієнтовані на текстові даних з файлу мало проблем, ця проблема насправді про отримання практичних з Bi-Cubic даними патча Безьє.

Оскільки простого звичайного тесту на відсікання задньої поверхні недостатньо (патчі не всі орієнтовані назовні), не потрібно видаляти приховану лінію або -поверхню. Як каркасний каркас, він повинен виглядати просто чудово з видною спиною. Зовнішній вигляд можна покращити, регулюючи ширину лінії залежно від відстані від очей, але це не є строго необхідним (мої власні програми цього не роблять).

Це і код-гольф, і камінь-розетка . Відповіді, що змагаються в гольфі, повинні включати кількість звичайних. Але подання незвичайними мовами дуже рекомендується, навіть якщо вони не дуже короткі.

Для любителів складності Колмогорова існує більш стислий набір даних, де повний набір може бути реконструйований шляхом додавання обертів та дзеркального відображення патчів. А в « Подорож по графічному трубопроводі» Джима Блінна є ще більш стислий спосіб генерації, використовуючи той факт, що окремі патчі мають обертальну чи іншу симетрію. Все тіло (або кришка) можна описати однією кривою Безьє, яка обертається навколо осі y. Носик і ручки можна описати двома кривими їх профілю, а потім вибираючи проміжні контрольні точки для наближення до кругової екструзії.

Обробка (java), 314 (237 без управління камерою)

Не включаючи визначення масиву:

void setup(){size(640,480,P3D);}void draw(){background(0);noFill();stroke(255);translate(width/2,height/2,70);scale(30);rotateX(map(mouseX,0,width,0,TWO_PI));rotateY(map(mouseY,0,height,0,TWO_PI));for(int[] p:patches){beginShape();for(int pt:p){vertex(data[pt-1][0],data[pt-1][1],data[pt-1][2]);}endShape(CLOSE);}}

Визначення масиву даних:

float [][] data = {{1.4,0.0,2.4},
{1.4,-0.784,2.4},
{0.784,-1.4,2.4},
{0.0,-1.4,2.4},
{1.3375,0.0,2.53125},
{1.3375,-0.749,2.53125},
{0.749,-1.3375,2.53125},
{0.0,-1.3375,2.53125},
{1.4375,0.0,2.53125},
{1.4375,-0.805,2.53125},
{0.805,-1.4375,2.53125},
{0.0,-1.4375,2.53125},
{1.5,0.0,2.4},
{1.5,-0.84,2.4},
{0.84,-1.5,2.4},
{0.0,-1.5,2.4},
{-0.784,-1.4,2.4},
{-1.4,-0.784,2.4},
{-1.4,0.0,2.4},
{-0.749,-1.3375,2.53125},
{-1.3375,-0.749,2.53125},
{-1.3375,0.0,2.53125},
{-0.805,-1.4375,2.53125},
{-1.4375,-0.805,2.53125},
{-1.4375,0.0,2.53125},
{-0.84,-1.5,2.4},
{-1.5,-0.84,2.4},
{-1.5,0.0,2.4},
{-1.4,0.784,2.4},
{-0.784,1.4,2.4},
{0.0,1.4,2.4},
{-1.3375,0.749,2.53125},
{-0.749,1.3375,2.53125},
{0.0,1.3375,2.53125},
{-1.4375,0.805,2.53125},
{-0.805,1.4375,2.53125},
{0.0,1.4375,2.53125},
{-1.5,0.84,2.4},
{-0.84,1.5,2.4},
{0.0,1.5,2.4},
{0.784,1.4,2.4},
{1.4,0.784,2.4},
{0.749,1.3375,2.53125},
{1.3375,0.749,2.53125},
{0.805,1.4375,2.53125},
{1.4375,0.805,2.53125},
{0.84,1.5,2.4},
{1.5,0.84,2.4},
{1.75,0.0,1.875},
{1.75,-0.98,1.875},
{0.98,-1.75,1.875},
{0.0,-1.75,1.875},
{2.0,0.0,1.35},
{2.0,-1.12,1.35},
{1.12,-2.0,1.35},
{0.0,-2.0,1.35},
{2.0,0.0,0.9},
{2.0,-1.12,0.9},
{1.12,-2.0,0.9},
{0.0,-2.0,0.9},
{-0.98,-1.75,1.875},
{-1.75,-0.98,1.875},
{-1.75,0.0,1.875},
{-1.12,-2.0,1.35},
{-2.0,-1.12,1.35},
{-2.0,0.0,1.35},
{-1.12,-2.0,0.9},
{-2.0,-1.12,0.9},
{-2.0,0.0,0.9},
{-1.75,0.98,1.875},
{-0.98,1.75,1.875},
{0.0,1.75,1.875},
{-2.0,1.12,1.35},
{-1.12,2.0,1.35},
{0.0,2.0,1.35},
{-2.0,1.12,0.9},
{-1.12,2.0,0.9},
{0.0,2.0,0.9},
{0.98,1.75,1.875},
{1.75,0.98,1.875},
{1.12,2.0,1.35},
{2.0,1.12,1.35},
{1.12,2.0,0.9},
{2.0,1.12,0.9},
{2.0,0.0,0.45},
{2.0,-1.12,0.45},
{1.12,-2.0,0.45},
{0.0,-2.0,0.45},
{1.5,0.0,0.225},
{1.5,-0.84,0.225},
{0.84,-1.5,0.225},
{0.0,-1.5,0.225},
{1.5,0.0,0.15},
{1.5,-0.84,0.15},
{0.84,-1.5,0.15},
{0.0,-1.5,0.15},
{-1.12,-2.0,0.45},
{-2.0,-1.12,0.45},
{-2.0,0.0,0.45},
{-0.84,-1.5,0.225},
{-1.5,-0.84,0.225},
{-1.5,0.0,0.225},
{-0.84,-1.5,0.15},
{-1.5,-0.84,0.15},
{-1.5,0.0,0.15},
{-2.0,1.12,0.45},
{-1.12,2.0,0.45},
{0.0,2.0,0.45},
{-1.5,0.84,0.225},
{-0.84,1.5,0.225},
{0.0,1.5,0.225},
{-1.5,0.84,0.15},
{-0.84,1.5,0.15},
{0.0,1.5,0.15},
{1.12,2.0,0.45},
{2.0,1.12,0.45},
{0.84,1.5,0.225},
{1.5,0.84,0.225},
{0.84,1.5,0.15},
{1.5,0.84,0.15},
{-1.6,0.0,2.025},
{-1.6,-0.3,2.025},
{-1.5,-0.3,2.25},
{-1.5,0.0,2.25},
{-2.3,0.0,2.025},
{-2.3,-0.3,2.025},
{-2.5,-0.3,2.25},
{-2.5,0.0,2.25},
{-2.7,0.0,2.025},
{-2.7,-0.3,2.025},
{-3.0,-0.3,2.25},
{-3.0,0.0,2.25},
{-2.7,0.0,1.8},
{-2.7,-0.3,1.8},
{-3.0,-0.3,1.8},
{-3.0,0.0,1.8},
{-1.5,0.3,2.25},
{-1.6,0.3,2.025},
{-2.5,0.3,2.25},
{-2.3,0.3,2.025},
{-3.0,0.3,2.25},
{-2.7,0.3,2.025},
{-3.0,0.3,1.8},
{-2.7,0.3,1.8},
{-2.7,0.0,1.575},
{-2.7,-0.3,1.575},
{-3.0,-0.3,1.35},
{-3.0,0.0,1.35},
{-2.5,0.0,1.125},
{-2.5,-0.3,1.125},
{-2.65,-0.3,0.9375},
{-2.65,0.0,0.9375},
{-2.0,-0.3,0.9},
{-1.9,-0.3,0.6},
{-1.9,0.0,0.6},
{-3.0,0.3,1.35},
{-2.7,0.3,1.575},
{-2.65,0.3,0.9375},
{-2.5,0.3,1.125},
{-1.9,0.3,0.6},
{-2.0,0.3,0.9},
{1.7,0.0,1.425},
{1.7,-0.66,1.425},
{1.7,-0.66,0.6},
{1.7,0.0,0.6},
{2.6,0.0,1.425},
{2.6,-0.66,1.425},
{3.1,-0.66,0.825},
{3.1,0.0,0.825},
{2.3,0.0,2.1},
{2.3,-0.25,2.1},
{2.4,-0.25,2.025},
{2.4,0.0,2.025},
{2.7,0.0,2.4},
{2.7,-0.25,2.4},
{3.3,-0.25,2.4},
{3.3,0.0,2.4},
{1.7,0.66,0.6},
{1.7,0.66,1.425},
{3.1,0.66,0.825},
{2.6,0.66,1.425},
{2.4,0.25,2.025},
{2.3,0.25,2.1},
{3.3,0.25,2.4},
{2.7,0.25,2.4},
{2.8,0.0,2.475},
{2.8,-0.25,2.475},
{3.525,-0.25,2.49375},
{3.525,0.0,2.49375},
{2.9,0.0,2.475},
{2.9,-0.15,2.475},
{3.45,-0.15,2.5125},
{3.45,0.0,2.5125},
{2.8,0.0,2.4},
{2.8,-0.15,2.4},
{3.2,-0.15,2.4},
{3.2,0.0,2.4},
{3.525,0.25,2.49375},
{2.8,0.25,2.475},
{3.45,0.15,2.5125},
{2.9,0.15,2.475},
{3.2,0.15,2.4},
{2.8,0.15,2.4},
{0.0,0.0,3.15},
{0.0,-0.002,3.15},
{0.002,0.0,3.15},
{0.8,0.0,3.15},
{0.8,-0.45,3.15},
{0.45,-0.8,3.15},
{0.0,-0.8,3.15},
{0.0,0.0,2.85},
{0.2,0.0,2.7},
{0.2,-0.112,2.7},
{0.112,-0.2,2.7},
{0.0,-0.2,2.7},
{-0.002,0.0,3.15},
{-0.45,-0.8,3.15},
{-0.8,-0.45,3.15},
{-0.8,0.0,3.15},
{-0.112,-0.2,2.7},
{-0.2,-0.112,2.7},
{-0.2,0.0,2.7},
{0.0,0.002,3.15},
{-0.8,0.45,3.15},
{-0.45,0.8,3.15},
{0.0,0.8,3.15},
{-0.2,0.112,2.7},
{-0.112,0.2,2.7},
{0.0,0.2,2.7},
{0.45,0.8,3.15},
{0.8,0.45,3.15},
{0.112,0.2,2.7},
{0.2,0.112,2.7},
{0.4,0.0,2.55},
{0.4,-0.224,2.55},
{0.224,-0.4,2.55},
{0.0,-0.4,2.55},
{1.3,0.0,2.55},
{1.3,-0.728,2.55},
{0.728,-1.3,2.55},
{0.0,-1.3,2.55},
{1.3,0.0,2.4},
{1.3,-0.728,2.4},
{0.728,-1.3,2.4},
{0.0,-1.3,2.4},
{-0.224,-0.4,2.55},
{-0.4,-0.224,2.55},
{-0.4,0.0,2.55},
{-0.728,-1.3,2.55},
{-1.3,-0.728,2.55},
{-1.3,0.0,2.55},
{-0.728,-1.3,2.4},
{-1.3,-0.728,2.4},
{-1.3,0.0,2.4},
{-0.4,0.224,2.55},
{-0.224,0.4,2.55},
{0.0,0.4,2.55},
{-1.3,0.728,2.55},
{-0.728,1.3,2.55},
{0.0,1.3,2.55},
{-1.3,0.728,2.4},
{-0.728,1.3,2.4},
{0.0,1.3,2.4},
{0.224,0.4,2.55},
{0.4,0.224,2.55},
{0.728,1.3,2.55},
{1.3,0.728,2.55},
{0.728,1.3,2.4},
{1.3,0.728,2.4},
{0.0,0.0,0.0},
{1.5,0.0,0.15},
{1.5,0.84,0.15},
{0.84,1.5,0.15},
{0.0,1.5,0.15},
{1.5,0.0,0.075},
{1.5,0.84,0.075},
{0.84,1.5,0.075},
{0.0,1.5,0.075},
{1.425,0.0,0.0},
{1.425,0.798,0.0},
{0.798,1.425,0.0},
{0.0,1.425,0.0},
{-0.84,1.5,0.15},
{-1.5,0.84,0.15},
{-1.5,0.0,0.15},
{-0.84,1.5,0.075},
{-1.5,0.84,0.075},
{-1.5,0.0,0.075},
{-0.798,1.425,0.0},
{-1.425,0.798,0.0},
{-1.425,0.0,0.0},
{-1.5,-0.84,0.15},
{-0.84,-1.5,0.15},
{0.0,-1.5,0.15},
{-1.5,-0.84,0.075},
{-0.84,-1.5,0.075},
{0.0,-1.5,0.075},
{-1.425,-0.798,0.0},
{-0.798,-1.425,0.0},
{0.0,-1.425,0.0},
{0.84,-1.5,0.15},
{1.5,-0.84,0.15},
{0.84,-1.5,0.075},
{1.5,-0.84,0.075},
{0.798,-1.425,0.0},
{1.425,-0.798,0.0}
};

int [][] patches = {
    {32},
{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16},
{4,17,18,19,8,20,21,22,12,23,24,25,16,26,27,28},
{19,29,30,31,22,32,33,34,25,35,36,37,28,38,39,40},
{31,41,42,1,34,43,44,5,37,45,46,9,40,47,48,13},
{13,14,15,16,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60},
{16,26,27,28,52,61,62,63,56,64,65,66,60,67,68,69},
{28,38,39,40,63,70,71,72,66,73,74,75,69,76,77,78},
{40,47,48,13,72,79,80,49,75,81,82,53,78,83,84,57},
{57,58,59,60,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96},
{60,67,68,69,88,97,98,99,92,100,101,102,96,103,104,105},
{69,76,77,78,99,106,107,108,102,109,110,111,105,112,113,114},
{78,83,84,57,108,115,116,85,111,117,118,89,114,119,120,93},
{121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136},
{124,137,138,121,128,139,140,125,132,141,142,129,136,143,144,133},
{133,134,135,136,145,146,147,148,149,150,151,152,69,153,154,155},
{136,143,144,133,148,156,157,145,152,158,159,149,155,160,161,69},
{162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177},
{165,178,179,162,169,180,181,166,173,182,183,170,177,184,185,174},
{174,175,176,177,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197},
{177,184,185,174,189,198,199,186,193,200,201,190,197,202,203,194},
{204,204,204,204,207,208,209,210,211,211,211,211,212,213,214,215},
{204,204,204,204,210,217,218,219,211,211,211,211,215,220,221,222},
{204,204,204,204,219,224,225,226,211,211,211,211,222,227,228,229},
{204,204,204,204,226,230,231,207,211,211,211,211,229,232,233,212},
{212,213,214,215,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245},
{215,220,221,222,237,246,247,248,241,249,250,251,245,252,253,254},
{222,227,228,229,248,255,256,257,251,258,259,260,254,261,262,263},
{229,232,233,212,257,264,265,234,260,266,267,238,263,268,269,242},
{270,270,270,270,279,280,281,282,275,276,277,278,271,272,273,274},
{270,270,270,270,282,289,290,291,278,286,287,288,274,283,284,285},
{270,270,270,270,291,298,299,300,288,295,296,297,285,292,293,294},
{270,270,270,270,300,305,306,279,297,303,304,275,294,301,302,271},
{306}
};

Більш прочитана версія:

void setup() {
  size(640,480,P3D);
}

void draw() {
  background(0);
  noFill();
  stroke(255);
  translate(width/2,height/2,70);
  scale(30);
  rotateX(map(mouseX,0,width,0,TWO_PI));
  rotateY(map(mouseY,0,height,0,TWO_PI));
  for (int[] p:patches) {
    beginShape();
    for (int pt:p) {
      vertex(data[pt-1][0],data[pt-1][2],data[pt-1][2]);
    }
    endShape(CLOSE); 
  }
}

І деякі фото:

Ще одна версія з цікавими ефектами:

void setup(){size(640,480,P3D);}
void draw(){
  background(0);noFill();stroke(255);
  translate(width/2,height/2,70);scale(30);
  rotateX(map(mouseX,0,width,0,TWO_PI));rotateY(map(mouseY,0,height,0,TWO_PI));
  for(int[] p:patches){
    //beginShape(QUADS);
    for(int pt:p){
      for(int pu:p){
        //vertex(data[pu-1][0],data[pu-1][4],data[pu-1][2]);
        line(data[pt-1][0],data[pt-1][5],data[pt-1][2],data[pu-1][0],data[pu-1][6],data[pu-1][2]);
    }}
    //endShape(CLOSE);
  }
}

Постскрипт

Не повністю гольф, але це ілюструє інший підхід, ніж підрозділ deCasteljau: оцінка базисного многочлена. Користі mat.ps .

(mat.ps)run[    % load matrix library, begin dictionary construction

/N 17
/C [ 0 7 4 ]   % Cam
/E [ 0 0 40 ] % Eye
/R 0 roty 120 rotx 90 rotz   % Rot: pan tilt twist
          matmul   matmul

/f(teapot)(r)file
/t{token pop exch pop}      % parse a number or other ps token
/s{(,){search not{t exit}if t 3 1 roll}loop}  % parse a comma-separated list
/r{token pop{[f 99 string readline pop s]}repeat}>>begin   % parse a count-prefixed paragraph of csv numbers
[/P[f r]/V[f r]/v{1 sub V exch get}        % Patches and Vertices and vert lookup shortcut
/B[[-1 3 -3 1][3 -6 3 0][-3 3 0 0][1 0 0 0]]              % Bezier basis matrix
/A{dup dup mul exch 2 copy mul 3 1 roll 1 4 array astore} % x->[x^3 x^2 x 1]
/M{[1 index 0 4 getinterval 2 index 4 4 getinterval       % flattened matrix->rowXcolumn matrix
3 index 8 4 getinterval 4 index 12 4 getinterval]exch pop}
/J{ C{sub}vop R matmul 0 get                              % perspective proJection  [x y z]->[X Y]
    aload pop E aload pop
    4 3 roll div exch neg
    4 3 roll add 1 index mul 4 1 roll
    3 1 roll sub mul}
>>begin

300 400 translate
1 14 dup dup scale div currentlinewidth mul setlinewidth  % global scale
/newline { /line {moveto /line {lineto} store} store } def
newline
P{
    8 dict begin
        [exch{v J 2 array astore}forall]/p exch def   % load patch vertices and project to 2D
        /X[p{0 get}forall] M B exch matmul B matmul def  % multiply control points by Bezier basis
        /Y[p{1 get}forall] M B exch matmul B matmul def

        0 1 N div 1 1 index .2 mul add{A/U exch def   % interpolate the polynomial over (u,v)/(N)
            /UX U X matmul def
            /UY U Y matmul def
            0 1 N div 1 1 index .2 mul add{A/V exch 1 array astore transpose def
                /UXV UX V matmul def
                /UYV UY V matmul def
                UXV 0 get 0 get
                UYV 0 get 0 get line
            }for
            newline
        }for

        0 1 N div 1 1 index .2 mul add{A/V exch def   % interpolate the polynomial over (u,v)/(N)
            /V [V] transpose def
            /XV X V matmul def
            /YV Y V matmul def
            0 1 N div 1 1 index .2 mul add{A/U exch 1 array astore transpose def
                /UXV U XV matmul def
                /UYV U YV matmul def
                UXV 0 get 0 get
                UYV 0 get 0 get line
            }for
            newline
        }for

    end

    %exit
}forall
stroke

1112 рік

Викресливши вертикальні лінії та знизивши параметри, ця версія має 1112 знаків. Користі mat.ps .

(mat.ps)run[    % 12

/N 17
/C [ 0 7 4 ]   % Cam 
/E [ 0 0 40 ] % Eye 
/R 0 roty 120 rotx 90 rotz   % Rot: pan tilt twist
          matmul   matmul

/f(teapot)(r)file/t{token pop exch pop}/s{(,){search not{t exit}if t   % 1100
3 1 roll}loop}/r{token pop{[f 99 string readline pop 
s]}repeat}>>begin[/P[f r]/V[f r]/v{1 sub 
V exch get}/B[[-1 3 -3 1][3 -6 3 0][-3 3 0 0][1 0 0 0]]/A{dup dup mul exch
2 copy mul 3 1 roll 1 4 array astore}/M{[1 index 0 4 getinterval 2 index 4 4 getinterval    
3 index 8 4 getinterval 4 index 12 4 getinterval]exch pop}/J{C{sub}vop R matmul 0 get    
aload pop E aload pop 4 3 roll div exch neg 4 3 roll add 1 index mul 4 1 roll
3 1 roll sub mul}>>begin 300 400 translate
1 14 dup dup scale div currentlinewidth mul setlinewidth  
/newline{/line{moveto/line{lineto}store}store}def newline
P{8 dict begin[exch{v J 2 array astore}forall]/p
exch def/X[p{0 get}forall] M B exch matmul B matmul
def/Y[p{1 get}forall] M B exch matmul B matmul def 
0 1 N div 1 1 index .2 mul add{A/U exch def/UX U X matmul def/UY U Y matmul def 
0 1 N div 1 1 index .2 mul add{A/V exch 1 array astore transpose
def/UXV UX V matmul def/UYV UY V matmul def UXV 0 get 0 get UYV 0 get 0 get line}for
newline}for end}forall stroke