浅谈Unity之贝塞尔曲线

本文涉及的产品
模型在线服务 PAI-EAS,A10/V100等 500元 1个月
模型训练 PAI-DLC,100CU*H 3个月
交互式建模 PAI-DSW,每月250计算时 3个月
简介: 贝塞尔曲线的创建

前言:每日记录自己学习unity的心得和体会,小弟才疏学浅,如有错误的地方,欢迎大佬们指正,感谢~

贝塞尔曲线原理

常用的贝塞尔曲线,就是二维图形应用程序的数学曲线。 曲线定义:起始点、终止点、控制点。通过调整控制点,贝塞尔曲线的形状会发生变化。

一阶直线

如何将下图中C CC点在设定时间内,从A AA点移动到B BB点?这里设定一个时间 t , t ∈ ( 0 , 1 ) t ,t \in(0,1)t,t∈(0,1),


image.png

二阶曲线

Vector3 AB = (1 - t) * OA + t * OB;

Vector3 BC = (1 - t) * OB + t * OC;

Vector3 ABC = (1 - t) * AB + t * BC;

三阶曲线

三阶和二价类似,不断累加。

  Vector3 AB = (1 - t) * OA + t * OB;

  Vector3 BC = (1 - t) * OB + t * OC;

  Vector3 CD = (1 - t) * OC + t * OD;

  Vector3 ABC = (1 - t) * AB + t * BC;

  Vector3 BCD = (1 - t) * BC + t * CD;

  result = (1 - t) * ABC + t * BCD;

后面四道高阶以此类推。日常常用的就是三阶,即四个点确定一条曲线。

贝塞尔的创建方法

public class BasselPath

   {

       List<GameObject> piont = new List<GameObject>();

       GameObject mianPiont;

       GameObject frontPiont;

       GameObject backePiont;

       public BasselPath()

       {

           mianPiont = new GameObject();

           mianPiont.transform.position = Vector3.zero;

           frontPiont = new GameObject();

           frontPiont.transform.position = Vector3.zero + (Vector3.right * 5);

           backePiont = new GameObject();

           backePiont.transform.position = Vector3.zero + (Vector3.left * 5);

           piont.Add(frontPiont);

           piont.Add(mianPiont);

           piont.Add(backePiont);

           backePiont.transform.SetParent(mianPiont.transform);

           frontPiont.transform.SetParent(mianPiont.transform);

           mianPiont.AddComponent<DrawGizmosPoint>();

           frontPiont.AddComponent<DrawGizmosPoint>();

           backePiont.AddComponent<DrawGizmosPoint>();

       }

       public GameObject MianPiont { get => mianPiont; set => mianPiont = value; }

       public GameObject FrontPiont { get => frontPiont; }

       public GameObject BackePiont { get => backePiont; }

       public List<GameObject> Piont { get => piont; }

   }

   /// <summary>

   /// 绘制节点

   /// </summary>

   public class DrawGizmosPoint : MonoBehaviour

   {

       public float radius = 1;

       private void OnDrawGizmos()

       {

           //绘制点

           Gizmos.color = Color.blue;

           Gizmos.DrawSphere(transform.position, radius * 0.5f);

       }

   }

   /// <summary>

   /// 绘制节点线

   /// </summary>

   public class DrawGizmosPointLine : MonoBehaviour

   {

       public float radius = 1;

       public List<GameObject> SelfPoint = new List<GameObject>();

       private void OnDrawGizmos()

       {

           List<Vector3> controlPointPos = SelfPoint.Select(point => point.transform.position).ToList();

           //绘制曲线控制点连线

           Gizmos.color = Color.red;

           for (int i = 0; i < controlPointPos.Count - 1; i += 3)

           {

               Gizmos.DrawLine(controlPointPos[i], controlPointPos[i + 1]);

               Gizmos.DrawLine(controlPointPos[i + 1], controlPointPos[i + 2]);

           }

       }

   }

   /// <summary>

   /// 绘制曲线

   /// </summary>

   public class DrawGizmosLine : MonoBehaviour

   {

       public float radius;

       public int densityCurve;

       public List<GameObject> SelfPoint;

       public List<Vector3> CurvePoints;

       private void OnDrawGizmos()

       {

           List<Vector3> controlPointPos = SelfPoint.Select(point => point.transform.position).ToList();

           if (controlPointPos != null)

           {

               CurvePoints = GetDrawingPoints(controlPointPos, densityCurve);

           }

           //绘制曲线

           if (CurvePoints.Count >= 4)

           {

               Gizmos.color = Color.green;

               //点密度

               foreach (var item in CurvePoints)

               {

                   Gizmos.DrawSphere(item, radius * 0.5f);

               }

               //曲线

               for (int i = 0; i < CurvePoints.Count - 1; i++)

               {

                   Gizmos.DrawLine(CurvePoints[i], CurvePoints[i + 1]);

               }

           }

       }

       /// <summary>

       /// 获取绘制点

       /// </summary>

       /// <param name="controlPoints"></param>

       /// <param name="segmentsPerCurve"></param>

       /// <returns></returns>

       public List<Vector3> GetDrawingPoints(List<Vector3> controlPoints, int segmentsPerCurve)

       {

           List<Vector3> points = new List<Vector3>();

           // 下一段的起始点和上段终点是一个,所以是 i+=3

           for (int i = 1; i < controlPoints.Count - 4; i += 3)

           {

               var p0 = controlPoints[i];

               var p1 = controlPoints[i + 1];

               var p2 = controlPoints[i + 2];

               var p3 = controlPoints[i + 3];

               float dis = Vector3.Distance(p0, p3);

               int count = Mathf.CeilToInt(segmentsPerCurve * dis);

               if (count < segmentsPerCurve)

               {

                   count = segmentsPerCurve;

               }

               for (int j = 0; j <= count; j++)

               {

                   var t = j / (float)count;

                   points.Add(CalculateBezierPoint(t, p0, p1, p2, p3));

               }

           }

           return points;

       }

       // 三阶公式

       Vector3 CalculateBezierPoint(float t, Vector3 p0, Vector3 p1, Vector3 p2, Vector3 p3)

       {

           Vector3 result;

           Vector3 p0p1 = (1 - t) * p0 + t * p1;

           Vector3 p1p2 = (1 - t) * p1 + t * p2;

           Vector3 p2p3 = (1 - t) * p2 + t * p3;

           Vector3 p0p1p2 = (1 - t) * p0p1 + t * p1p2;

           Vector3 p1p2p3 = (1 - t) * p1p2 + t * p2p3;

           result = (1 - t) * p0p1p2 + t * p1p2p3;

           return result;

       }

   }


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