Valasek Gábor
|
|
- Klaudia Orsós
- 5 évvel ezelőtt
- Látták:
Átírás
1 Valasek Gábor Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2014/2015. őszi félév
2 Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
3 Motiváció Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
4 Motiváció Láttuk hogyan kell egyszerű geometriai elemeket (pont, szakasz, háromszög) megjeleníteni a képernyőn Hogyan tároljuk az összetett geometriákat? Mivel írhatnánk le egy bonyolult alakzatot hatékonyan a számítógépen?
5 Motiváció
6 Motiváció
7 Motiváció
8 Görbék Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
9 Görbék Görbék leírása Az görbéket ponthalmazoknak tekintjük. Hogyan adjuk meg ezeket a halmazokat? explicit: y = f (x) [ ] x(t) parametrikus: p(t) =, t R y(t) implicit: x 2 + y 2 9 = 0
10 Görbék Lineáris interpoláció Legyen adott két pont, a, b R 3. A két ponton átmenő egyenes parametrikus egyenlete: ahol t R. p(t) = (1 t)a + tb, Ha t [0, 1], akkor az a, b pontokat összekötő egyenes szakaszt kapjuk.
11 Görbék Lineáris interpoláció Ez a legegyszerűbb görbe a két pont között Hogyan lesz ebből szép görbe? Szép valami szépen, folytonosan változó
12 Görbék Szépség - parametrikus folytonosság C 0 : a görbében/felületben nincsenek lyukak, nem szakad meg sehol C 1 : a derivált is folytonosan változik (DE: a derivált paraméterezéstől függ!) C 2 : a görbe/felület második deriváltjai is folytonosan változnak
13 Görbék Szépség - deriváltak [ ] x(t) Ne feledjük, parametrikus görbe p(t) = alakú y(t) [ x Tehát a deriváltak p (t) = ] [ (t) x y, p (t) (t) = ] (t) y stb. (t) alakúak [ t Példa: mi a deriváltja a p(t) = 2 ] + t t 3 görbének a t = 0 és t = 1 pontokban? Példa: mi lesz az első és második deriváltgörbéje (hodográfja) a p(t) = (1 t)a + tb görbének?
14 Görbék Parametrikus folytonosság Legyen adott két parametrikus görbe, r(t), s(t) : [0, 1] E 3, amelyeknek van egy közös pontja, azaz pl. r(1) = s(0) = p. Ekkor a két görbe a p-ben C 0 r(1) = s(0) C 1 C 0 r (1) = s (0) C 2 C 1 r (1) = s (0) C n C n 1 r (n) (1) = s (n) (0)
15 Görbék Parametrikus folytonosság
16 Görbék Parametrikus folytonosság
17 Görbék Parametrikus folytonosság
18 Görbék Törött vonal Adottak p i R 3, i = 0,..., n pontok és mindegyik p i, p i+1, i = 0,..., n 1 pontpárt kössünk össze egy szakasszal! Legyenek t 0 t 1... t n R paraméterek a p i pontokhoz hozzárendelve Ekkor az eredmény törött vonal felírható egyetlen paraméterrel is: ha a t [t 0, t n ] paraméter aktuális értékére t [t i, t i+1 ] igaz, akkor a hozzátartozó pont t i+1 t p i + t t i p i+1 t i+1 t i t i+1 t i Ez egy interpoláló megközelítés, azaz a reprezentációt képező ponthalmaz összes elemén áthalad a reprezentált görbe
19 Görbék Törött vonal Ha egy sima görbét szeretnénk ábrázolni, akkor szakaszokkal kell közelítenünk (lényegében: tesszellálni)
20 Görbék Törött vonal Ha egy sima görbét szeretnénk ábrázolni, akkor szakaszokkal kell közelítenünk (lényegében: tesszellálni)
21 Görbék Polinomiális görbék Ha C 0 -nál magasabb fokú garantált (!) folytonosságot akarunk, akkor próbálkozhatunk polinomokkal A p 0,..., p n pontokra illeszthető egy n-edfokú polinom A jól ismert hatványbázisban ez p(t) = n [ ] [ ] [ ] i=0 a it i, t R alakú (pl.: p(t) = t t + ) 1 1 De mi lenne a geometriai értelmezése az a i R 3 együtthatóknak? Mit ábrázolnak? másik bázist keressünk inkább, ahol a reprezentációt képező elemeknek szemléletesebb jelentése van De előtte oldjuk még meg a feladatot!
22 Görbék Polinomiális görbék Legyenek adottak p 0,..., p n E 3 pontok és t 0 < t 1 <.. < t n R paraméterértékek Keressük azt az n-edfokú p(t) = n i=0 a it i, t R parametrikus görbét, amely az adott pontokat interpolálja az előírt paraméterértékeknél, azaz amelyre p(t i ) = p i, i = 0, 1,.., n
23 Görbék Polinomiális görbék Megoldandó tehát az 1 t 0 t0 2.. t n 0 a 0 1 t 1 t1 2.. t1 n a 1 p =.. 1 t n tn 2.. tn n p a n n }{{}}{{}}{{} b V a lineáris egyenletrendszer, az ismeretlen a 0,.., a n R 3 együtthatókra Ha det(v ) 0, akkor van megoldás De vegyük észre: V egy Vandermonde mátrix determinánsa nem nulla (mivel nincs i j, hogy t i = t j ) A keresett együtthatók tehát a = V 1 b
24 Görbék Polinomiális görbék - parabola példa Tehát ha például egy parabolával szeretném a t = 0, 1, 2 pontokban interpolálni a p 0, p 1, p 2 pontokat, akkor egyenletet kell megoldanom Azaz a keresett együtthatók a 0 a 1 a 2 = p 0 p 1 p 2 a a 1 = a A parabola pedig p(t) = a 2 t 2 + a 1 t + a 0 p 0 p 1 p 2
25 Hermite interpoláció Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
26 Hermite interpoláció Harmadfokú Hermite interpoláció A görbénk tárolásához bizonyos pontokban jegyezzük fel a görbe pozícióját és egy bejárásához tartozó sebesség, gyorsulás stb.... vektorát (azaz legyenek adottak x(t i ), x (t i ), x (t i ),...) pont és derivált adatok, i = 0, 1,...) Keressünk egy olyan bázist, amibe ezeket a fenti adatokat koordinátaként beírva az adott szinten a beírt adatot kapjuk vissza
27 Hermite interpoláció Harmadfokú Hermite interpoláció Két pont között, [0, 1]-re megfogalmazza, keressük a p(t) = H 0 0 (t)p 0 + H 1 0 (t)m 0 + H 0 1 (t)p 1 + H 1 1 (t)m 1 alakú parametrikus görbét amelyre p(0) = p 0 p(1) = p 1 p (0) = m 0 p (1) = m 1
28 Hermite interpoláció Harmadfokú Hermite bázisfüggvények p(t) = H 0 0 (t)p 0 + H 1 0 (t)m 0 + H 0 1 (t)p 1 + H 1 1 (t)m 1 Keressük harmadfokú, egész polinomként az ismeretlen H j i (t) bázisfüggvényeket, azaz legyen H j i (t) = a ijt 3 + b ij t 2 + c ij t + d ij Azt akarjuk, hogy p(0) = p 0, p(1) = p 1, p (0) = m 0, p (1) = m 1 teljesüljenek Ekkor megoldandó a ij, b ij, c ij, d ij, i, j = 0, 1-re H0 0(0) = 1 H1 0 (0) = 0 H0 1 (0) = 0 H1 1 (0) = 0 (H0 0) (0) = 0 (H0 1) (0) = 1 (H1 0) (0) = 0 (H1 1) (0) = 0 H0 0(1) = 0 H1 0 (1) = 0 H0 1 (1) = 1 H1 1 (1) = 0 (H0 0) (1) = 0 (H0 1) (1) = 0 (H1 0) (1) = 0 (H1 1) (1) = 1
29 Hermite interpoláció Harmadfokú Hermite bázis A harmadfokú bázisunk ekkor a következő lesz: H 0 0 (t) = 2t3 3t H 1 0 (t) = t3 2t 2 + t H 0 1 (t) = 2t3 + 3t 2 H 1 1 (t) = t3 t 2 Ha van n + 1 bejövő adatunk, akkor minden pár közé szerkesztve egy-egy görbét az összeillesztésből kapott n harmadfokú szegmensből álló spline C 1 lesz
30 Hermite interpoláció Harmadfokú Hermite bázis
31 Hermite interpoláció Kitérő - geometriai folytonosság A szemünknek nem csak az lesz folytonos, ami parametrikusan is az Nem teljesen szabatos matematikai definíciókat következnek A geometriai folytonosságnál paraméterezéstől független folytonossági megkötéseket teszünk: G 0 : a görbében/felületben nincsenek lyukak, nem szakad meg sehol G 1 : a csatlakozásoknál ha a deriváltak nem is egyeznek meg, de α > 0 úgy, hogy m i = αm i+1 G 2 : a görbe/felület görbülete folytonos a csatlakozásban is
32 Hermite interpoláció Geometriai folytonosság - definíció Definíció Legyen adott két reguláris görbe, r(t), s(t), amelyek végpontjaikban megegyeznek: r(1) = s(0) = p. Ekkor a két görbe G n folytonosan csatlakozik a p-ben, ha létezik olyan reguláris átparaméterezése a két görbének, amely szerint C n -ben csatlakoznak a görbék.
33 Hermite interpoláció Geometriai folytonosság - definíció Definíció Legyen adott két reguláris görbe, r(t), s(t), amelyek végpontjaikban megegyeznek: r(1) = s(0) = p. Ekkor a két görbe G n folytonosan csatlakozik a p-ben, ha létezik olyan orientációtartó reguláris átparaméterezése a két görbének, amely szerint C n -ben csatlakoznak a görbék.
34 Hermite interpoláció Geometriailag folytonos spline-ok A fenti feltétel ellenőrzésére több módszer is született Részletekért lásd a Geometriai Modellezés és Felület és Testmodellezés tárgyakat Az is fontos észrevétel, hogy ha létezik egy olyan paraméterezés, ami szerint C n a csatlakozás, akkor mindkét görbét ívhossz szerint paraméterezve is C n lesz a csatlakozás Utóbbi észrevétel segítségével átfogalmazható a geometriai folytonosság koordináták pontos egybeesésére... de erről majd máskor
35 Catmull-Rom spline Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
36 Catmull-Rom spline Catmull-Rom spline Ne legyen közvetlenül adott a derivált, hanem a pontokból számoljuk őket a következőképp: m i = p i+1 p i 1 t i+1 t i 1 Ezután a megadott p i és a fentiek szerint számított m i adatokra páronként illesszünk Hermite-görbéket
37 Kochanek-Bartels spline Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
38 Kochanek-Bartels spline Kochanek-Bartels spline A Catmull-Rom spline-hoz hasonlóan itt is számított adat lesz a tangens, de most három paraméter is adott hozzá: T : tension, T [ 1, 1] B: bias, B [ 1, 1] C: folytonosság (simaság), C [ 1, 1] A Catmull-Rom spline-t kapjuk, ha T = B = C = 0
39 Kochanek-Bartels spline Kochanek-Bartels spline A fentiek felhasználásával az i-edik szegmens két végpontjának derivált-értékei legyenek (1 T )(1 + B)(1 + C) m i = (p i p i 1 ) 2 (1 T )(1 B)(1 C) + (p i+1 p i ) 2 (1 T )(1 + B)(1 C) m i+1 = (p i+1 p i ) 2 (1 T )(1 B)(1 + C) + (p i+2 p i+1 ) 2
40 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe kitérő- de Casteljau algoritmus
41 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe kitérő- de Casteljau algoritmus
42 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe kitérő- de Casteljau algoritmus
43 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe ( n Használjuk a Bernstein-bázist: Bi n (t) := i A b 0,..., b n R 3 kontrollpontok által meghatározott n-edfokú Bézier-görbe ekkor ) t i (1 t) n i b(t) = n Bi n (t)b i, i=0 ahol t [0, 1]. HF: n i=0 Bn i (t) = 1 teljesül, t [0, 1] A görbe nagyjából követi a vezérlőpontok poligonjának az alakját, de nem halad át mindegyiken! Ez egy approximáló séma További részletek: Geometriai Modellezés MSc, Analízis (Stone-Weierstrass approximációs tétel)
44 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe Egyetlen kontrollpont módosítása az egész görbére hat Bernstein-bázis néhány n-re: B 1 0 (t) = 1 t, B1 1 (t) = t
45 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe Egyetlen kontrollpont módosítása az egész görbére hat Bernstein-bázis néhány n-re: B0 1(t) = 1 t, B1 1 (t) = t lineáris interpoláció! B0 2(t) = (1 t)2, B1 2(t) = 2t(1 t), B2 2 (t) = t 2 n = 3: HF Lényegében összemossuk a kontrollpontjainkat egymással a fenti függvényekkel súlyozva őket, ezzel megmondva, hogy egy adott t [0, 1] paraméterértéknél melyik kontrollpont mennyire játszik fontos szerepet a görbe alakjának meghatározásában
46 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe tulajdonságok A Bézier görbe áthalad a két végponton (b 0 és b n pontokon) A Bézier görbe alakja változatlan marad, ha [0, 1] helyett [a, b] fölött rajzolom fel, azaz a b( t a b a ), t [a, b] ugyanaz a görbe (mint ponthalmaz), mint a b(t), t [0, 1] Azaz a Bézier görbe invariáns az affin paramétertranszformációkra Vegyük észre: az Hermite görbe nem invariáns ezekre!
47 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe - bázisfüggvények Hogyan érdemes kiértékelni a bázisfüggvényeket? A de Casteljau algoritmus csak lineáris interpolációkat használ Ha a bázisfüggvényeket akarjuk használni, akkor nem kell őket egyesével kiszámolni - egy egyszerű algoritmussal elő tudjuk állítani egy adott t-ben az összes Bernstein polinom értékét Ehhez a Bernstein polinomok rekurzív felírását használjuk fel: Bi n (t) = (1 t) B n 1 i (t) + t B n 1 i 1 (t), ahol definíció szerint legyen B n i (t) = 0, ha i < 0 vagy ha i > n
48 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe - bázisfüggvények
49 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe - bázisfüggvények
50 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe - bázisfüggvények A l l B e r n s t e i n ( n, t, B) { B [ 0 ] = 1; t1 = 1 t ; f o r ( j = 1; j <= n ; ++ j ) { saved = 0; f o r ( k =0; k<j ; ++k ) { temp = B [ k ] ; B [ k ] = saved + t1 temp ; saved = t temp ; } B [ j ] = saved ; }
51 Kochanek-Bartels spline Bézier-görbe - bázisfüggvények
52 Kochanek-Bartels spline Interpoláció vagy approximáció? Interpoláció: a görbének át kell haladnia a vezérlőpontokon
53 Kochanek-Bartels spline Interpoláció vagy approximáció? Approximáció: a görbének csak közelítenie kell a vezérlőpontokat
54 Kochanek-Bartels spline Sok vezérlőpont esete A vezérlőpontok számával együtt nő a fokszám egy idő után lehet meg kell elégednünk az approximációval, de az sem lesz jó A magas fokszámú polinomok erősen hullámozhatnak Runge-problémája: az f (x) = 1 függvény (piros) 1+25x 2 közelítése során ötödfokú (kék) és kilencedfokú (zöld) polinomokkal
55 Kochanek-Bartels spline Sok vezérlőpont esete
56 Kochanek-Bartels spline Spline görbék Ne egyetlen polinommal próbáljuk interpolálni vagy approximálni az adatpontjainkat (vezérlőpontjainkat)! Használjunk összetett görbét, amely alacsonyabb fokszámú szegmensekből áll Így kiküszöböhető a magas fokszámmal járó oszcilláció, illetve a kontrollpontok módosításának kihatása az egész görbére, de a polinomiális szegmensek folytonos csatlakozására külön figyelni kell És még sok minden másra is, de... Részletek: NumAnal - BSc.; Geometriai Modellezés, Felület és Testmodellezés - MSc.
57 Kochanek-Bartels spline Spline görbék
58 Műveletek görbékkel Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
59 Műveletek görbékkel Ívhossz Legyen t [a, b], ekkor s [a, b]-re az ívhossz s(k) = k a r (t) dt Az ívhossz szerint paraméterezett görbékre p (t) = 1
60 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Adott egy p(t) : [a, b]e 2 görbe és egy tetszőleges x E 2 pont a síkon. Keressük azt a t [a, b] paraméterértéket, amelyre t = argmin t [a,b] d(p(t), x)
61 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont A feladat ekvivalens azzal, hogy keressük azt a t [a, b]-t, amelyre d 2 (p(t), x) = x p(t), x p(t) minimális, amit deriválva adódik, hogy a minimumhelyen kell, hogy teljesüljön. x p(t ), p (t ) = 0,
62 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Így a legközelebbi pont paraméterértéke, ha (a, b)-n belüli, akkor gyöke lesz az f (t) = q p(t), p (t) egyenletnek. Viszont semmiképpen se felejtsük megnézni a végpontokat is! A megoldás Newton-Raphson-nal x n+1 = x n f (x n) f (x n ) x p(x n ), p (x n ) = x n x p(x n ), p (x n ) p (x n ), p, n = 1, 2,... (x n )
63 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha f (x n ) < ɛ?
64 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha f (x n ) < ɛ? Paraméterezéstől függő! Ha M = max{ p (t) : t I}, N = max{ x p(t) : t I}, akkor a t ɛ NM t után bármely x 0 I az utolsó becslés is lesz, hiszen x p( ɛt ɛt ), (p( NM NM )) = ɛ NM ɛ NM x p( ɛt NM ), p ( ɛt NM ) x p( ɛt NM ) p ( ɛt NM ) ɛ NM = ɛ. NM
65 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha s(x n ) s(x n 1 )) < ɛ?
66 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha s(x n ) s(x n 1 )) < ɛ? Paraméterezéstől független! Elég számításigényes is tud lenni És igazából azt méri, hogy mennyire lépett kicsit az új finomítás az előzőtől, azaz a gyökkeresés lelassulását figyeli
67 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha p(x n ) p(x n 1 )) < ɛ?
68 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha p(x n ) p(x n 1 )) < ɛ? Paraméterezéstől is függ De nagyon olcsó kiértékelni Hasonlót mér, mint az előző
69 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha x n x n 1 < ɛ?
70 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha x n x n 1 < ɛ? Paraméterezéstől függ Legolcsóbb kiértékelni Ugyanúgy a gyökkeresés sebességének lassulását méri
71 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha π 2 (x p(x n), p (x n )) < ɛ?
72 Műveletek görbékkel Legközelebbi pont Newton-Raphson módszerrel Mikor termináljunk? Ha π 2 (x p(x n), p (x n )) < ɛ? Paraméterezéstől független, geometriai feltétel Pontosan azt méri, amit szerettünk volna: az x-be mutató vektorra legyen merőleges az x n -beli tangensegyenes!
73 Műveletek görbékkel Kisérő triéder Adott p(t) : [0, 1] R 3 parametrikus görbe, ekkor t(t) = [p (t)] 0 : tangens b(t) = [p (t) p (t)] 0 : binormális n(t) = b(t) t(t): főnormális Feladat: kisérő triéder kirajzolása!
74 Műveletek görbékkel Egyenletes sebességű bejárás Feladat: Newton-Raphson iterációval segítségével helyezz el 5, egymástól a görbén mérve egyenlő távolságra lévő pontot! Emlékeztető: f (x) = 0 megoldását keressük úgy, hogy kiindulva egy x 0 D f pontból iteratívan minden lépésben x n+1 = x n f (xn) f (x n) becsléssel közeledünk a megoldáshoz Ugyanígy: milyen messze van a kattintás helye a görbétől (mi a legközelebbi pontja) és mi a legközelebbi ponthoz tartozó paraméterérték?
75 Műveletek görbékkel Görbület Tegyük fel, hogy a görbénk ívhossz szerinti paraméterezéssel adott, azaz p (s) = 1 Ekkor p merőleges p -re ( p 2 = p, p = 1 deriválásából trivi) Ilyenkor t(s) = p (s) és n(s) = [p (s)] 0. Ekkor az egység érintővektor változásának normálisra vett előjeles merőleges vetülete azt mondja meg, hogy mennyire görbül a pálya az adott paraméterértéknél: κ(s) = t (s), n(s) A fenti κ a görbe s paraméterhez tartozó görbülete, illetve ha κ 0, akkor ρ(s) = 1/κ(s) a görbületi sugara
76 Műveletek görbékkel Görbület Amennyiben nem ívhossz szerint van paraméterezve a görbénk, a következő képlettel számítható a görbület: κ(t) = p (t) p (t) p(t) 3 Biz.: ld. diffgeo Síkban: előjeles görbület is értelmezhető, az a b = a x b y a y b x értelmezéssel, abszolút értéket elhagyva a számlálóban.
77 Műveletek görbékkel Görbület Feladat: színezzük a görbét a görbülete alapján! Feladat: miközben bejárjuk a görbét, minden pontjához rajzoljuk be a görbületi körét! (Ennek középpontja: p(t) + ρ(t)n(t)
78 Subdivision görbék Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
79 Subdivision görbék Subdivision görbék Egy ötlet: az eddigiek során rögtön egy polinomot állítottunk elő a kontrollpontjainkból (lényegében: a kontrollpontok által meghatározott kontroll-poligonból) Megjelenítés során viszont úgyis szakaszokkal kell közelíteni!
80 Subdivision görbék Subdivision görbék Egy ötlet: az eddigiek során rögtön egy polinomot állítottunk elő a kontrollpontjainkból (lényegében: a kontrollpontok által meghatározott kontroll-poligonból) Megjelenítés során viszont úgyis szakaszokkal kell közelíteni! dolgozzunk magán a kontroll-poligonon! A subdivision, vagy rekurzív felosztással definiált sémák a kiinduló ponthalmazunkat (kontrolpontok halmazát) rekurzívan sűrítik, egyre finomabb lineáris közelítést is adva (legtöbbször)
81 Subdivision görbék Subdivision görbék A kiinduló ponthalmaz által meghatározott görbének a rekurzív sürítést határgörbéjét ( végtelen sok finomítás utáni pontok halmazát) tekintjük Nagy kifejezőerő (például a Chaikin saroklevágási algoritmus egy másodfokú B-spline görbét ad), de görbéknél lehet hatékonyabban is számolni sok esetben
82 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus Legyen az aktuális vezérlőpont halmazunk {p i R 3 } n i=0 Az iterációs lépés során az új vezérlőpont halmazunk {q i, r i R 3 } n 1 i=0 lesz, ahol q i = 3 4 p i p i+1 r i = 1 4 p i p i+1
83 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus Legyen az aktuális vezérlőpont halmazunk {p i R 3 } n i=0 Az iterációs lépés során az új vezérlőpont halmazunk {q i, r i R 3 } n 1 i=0 lesz, ahol q i = 3 4 p i p i+1 r i = 1 4 p i p i+1
84 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus Legyen az aktuális vezérlőpont halmazunk {p i R 3 } n i=0 Az iterációs lépés során az új vezérlőpont halmazunk {q i, r i R 3 } n 1 i=0 lesz, ahol q i = 3 4 p i p i+1 r i = 1 4 p i p i+1
85 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus Legyen az aktuális vezérlőpont halmazunk {p i R 3 } n i=0 Az iterációs lépés során az új vezérlőpont halmazunk {q i, r i R 3 } n 1 i=0 lesz, ahol q i = 3 4 p i p i+1 r i = 1 4 p i p i+1
86 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus
87 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus
88 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus
89 Subdivision görbék Subdivision görbék - Chaikin saroklevágási algoritmus
90 Felületek Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
91 Felületek Bilineáris felület Adott négy kontrollpont, p 1, p 2, p 3, p 4 R 3 Három lineáris interpolációval egy egyszerű felületület kapunk: ahol s, t [0, 1]. b(s, t) = (1 t)((1 s)p 1 + sp 3 ) + t((1 s)p 2 + sp 4 ) Lényegében: két szakaszt írtunk be a t szerinti lineáris interpoláció képletébe
92 Felületek Bilineáris felület
93 Felületek Bézier felület A b ij R 3, i = 0,.., n, j = 0,.., m kontrollpoligon által meghatározott n m-edfokú Bézier-felület alakú, ahol u, v [0, 1]. m n b(u, v) = Bi n (u)bj m j=0 i=0 (v)b ij
94 Felületek Spline felület Alacsonyabb fokszámú felületdarabokat, felületfoltokat (patch-cseket) illesztünk egymáshoz Csatlakozások folytonosságára figyelni kell Több erről: Geometriai Modellezés, Felület és Testmodellezés - MSc.
95 Felületek Subdivision felületek Hasonló a görbékhez, de most a kontroll-poligonon dolgozunk, azt finomítjuk lépésenként Az animációs iparban óriási jelentősége van (Pixar stb.) Tekinthetjük a síklap alapú modellezés és a B-spline iskola közti hídnak modellezői szemmel Több: Haladó Grafika, Geometriai Modellezés - MSc.
96 Felületek Subdivision felületek - Doo-Sabin
97 Felületek Subdivision felületek - Catmull-Clark 2001: Oscar Catmull-nak for significant advancements to the field of motion picture rendering as exemplified in Pixar s RenderMan
98 Felületek Subdivision felületek - Catmull-Clark 2001: Oscar Catmull-nak for significant advancements to the field of motion picture rendering as exemplified in Pixar s RenderMan
99 Felületek Fogalmak - séma mesh-típusa A legtöbb subdivision séma valamilyen reguláris felosztási/finomítási sémán alapszik Amikor egy séma mesh-ének típusáról beszélünk erre az őssémára gondolunk A síkban regulárisan elhelyezett pontokat szabályos háromszögekkel, négyzetekkel, vagy szabályos hatszögekkel fedhetjük le Ennek megfelelően nevezünk egy sémát háromszög-, négyszög- vagy hatszög-alapúnak (gyakorlatban utóbbi ritka)
100 Felületek Mesh-típus Vigyázzunk: szép (teljes oldalakban illeszkedő), 6-reguláris háromszög vagy szép, 4-reguláris négyszöghálóval nem lehet bármit lefedni degenerált esetek nélkül! A fenti reguláris topológiákkal a végtelen síklap, vagy a végtelen hengerpalást, vagy pedig a tórusz topológiájának megfelelő felületek írhatóak fel
101 Felületek Mesh-típus - Möbius
102 Felületek Mesh-típus - Klein-kancsó
103 Felületek Fogalmak - face-split (primál) A mesh-típusának megfelelő lapok mindegyikét négyfelé osztjuk Az előző lépés mesh-ének csúcspontjait megőrizzük (de módosíthatjuk a pozíciójukat - ha változtatás nélkül vesszük át a pontokat, akkor interpoláló sémáról beszélünk) Új csúcspontokat szúrunk be minden élre (kettéosztva ezzel őket) Négyszög alapú sémáknál a lapból is származtatunk egy új csúcspontot
104 Felületek Fogalmak - vertex-split (duál) Ilyenkor minden csúcspontból keletkezik egy új csúcs az összes, eredeti csúcsra illeszkedő lap mentén A régi lapból új lap származik közvetlenül Az élek mentén új lapok születnek (az élek végpontjaiból az él által szétválasztott két lapra születő új csúcspontokat összekötve) A régi csúcspontok helyett egy új lap születik, a csúcsból született új csúcspontokkal
105 Felületek Fogalmak - face- és vertex-split Reguláris négyszöghálón mindkét esetben 4-reguláris lesz az új háló is tartja a topológiát Figyeljünk: reguláris háromszöghálóknál vertex-split után hatszögeket kapunk!
106 Felületek Fogalmak - face- és vertex-split Reguláris négyszöghálón mindkét esetben 4-reguláris lesz az új háló is tartja a topológiát Figyeljünk: reguláris háromszöghálóknál vertex-split után hatszögeket kapunk!
107 Felületek Face-split 4-reguláris mesh-en
108 Felületek Face-split 6-reguláris mesh-en
109 Felületek Vertex-split 4-reguláris mesh-en
110 Doo-Sabin Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
111 Doo-Sabin Doo-Sabin Eredeti cikk: DooSabinSurfaces/export/12/trunk/docs/Doo% %20Subdivision%20algorithm.pdf Rövid leírás: dm/unc/ COMP258/LECTURES/Doo-Sabin.pdf
112 Doo-Sabin Doo-Sabin
113 Doo-Sabin Doo-Sabin
114 Doo-Sabin Doo-Sabin - új pontok számítása
115 Doo-Sabin Doo-Sabin - új pontok számítása
116 Doo-Sabin Doo-Sabin - lapokból származó lapok
117 Doo-Sabin Doo-Sabin - Élekből származó lapok
118 Doo-Sabin Doo-Sabin - Csúcsokból származó lapok
119 Bézier háromszögek Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
120 Bézier háromszögek Bézier háromszögek de Casteljau a Bézier görbéket felületekre is kiterjesztette, méghozzá először háromszög alapú értelmezési tartományra Viszont mivel a Citroen nem engedte publikálni eredményeit, ezért nem csak a Bézier görbéket, hanem a háromszögeket is tőle függetlenül felfedezte több kutató is (például Sabin Bernstein bázisban írt fel háromoldalú parametrikus felületeket)
121 Bézier háromszögek de Casteljau algoritmus Bézier háromszögekre Természetes általánosítása a görbékre felírt de Casteljau algoritmusnak Kontrollpoligon helyett háromszög alakú kontrollponthálón végzett, egymás utáni lineáris interpolációk sorozata
122 Bézier háromszögek de Casteljau algoritmus Bézier háromszögekre
123 Bézier háromszögek de Casteljau algoritmus Bézier háromszögekre Az n-edfokú Bézier háromszögnek 1 2 (n + 1)(n + 2) kontrollpontja van Az egyszerűség kedvéért áttérünk multiindexekre: jelölje b ijk kontrollpontot b i (tehát az index is vektor), ahol mindig i 1 = i + j + k = n Legyenek továbbá e 1 = (1, 0, 0), e 2 = (0, 1, 0), e 3 = (0, 0, 1)
124 Bézier háromszögek de Casteljau algoritmus Bézier háromszögekre Adott b i E 3 kontrollpontok háromszög hálója, i 1 = n, és a sík egy pontjának u = (u, v, w) baricentrikus koordinátái Legyen a b 0 i (u) = b i és b r i (u) = ubr 1 i+e 1 + vb r 1 i+e 2 + wb r 1 i+e 3 ahol r = 1,.., n és i 1 = n r. Ekkor a Bézier háromszög u-hoz tartozó pontja b(u) = b n 0 (u)
125 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - lineáris eset
126 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - lineáris eset
127 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - lineáris eset
128 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - lineáris eset
129 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - lineáris eset b (u) = ub vb wb0 001 = ub vb wb 001
130 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - harmadfokú eset
131 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - harmadfokú eset
132 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - harmadfokú eset
133 Bézier háromszögek Bézier háromszögekre példa - harmadfokú eset
134 Bézier háromszögek Bézier háromszögek tulajdonságai - de Casteljau alapján Affin invariancia - hiszen csak lineáris interpolációkat használunk Affin paramétertranszformációkra is invariáns - mert maguk a baricentrikus koordináták is azok Konvex héj, amennyiben 0 u, v, w 1 - ekkor nemcsak baricentrikus, hanem konvex lineáris kombinációkat végzünk egymás után A peremgörbék a kontrollháromszög külső élein lévő kontrollpontok (azaz olyan b i -k, amelyekre i = 0 j = 0 k = 0) által meghatározott n-edfokú Bézier görbék
135 Bézier háromszögek Bernstein polinomok baricentrikus bázis felett Az n-edfokú, kétváltozós Bernstein polinom, baricentrikus koordánátákkal ( ) n Bi n = u i v j w k = n! i i!j!k! ui v j w k, i 1 = n, ahol ( n i) -t szokás trinomiális együtthatóknak is hívni
136 Bézier háromszögek Harmadfokú Bézier háromszögek - kontrollpont súlyok
137 Bézier háromszögek Bézier háromszögek Bernstein bázisban A görbéknél látottakhoz hasonlóan bizonyítható (indukció + Bernstein polinomok rekurzív definíciója alapján) a következő állítás: b r i = b i+j Bj r (u), i 1 = n r j 1 =r Azaz a de Casteljau algoritmus közbülső pontjai hasonlóan fejezhetőek ki Bernstein polinomokkal a Bézier háromszögek esetén is, mint a görbéknél
138 Bézier háromszögek Deriváltak Bézier háromszögeknél iránymenti deriváltakat kell használni Legyen u 1, u 2 a Bézier háromszög értelmezési tartományának két pontjához tartozó baricentrikus koordináták Legyen d = (d, e, f ) = u 2 u 1 Ekkor a b(u) Bézier háromszög d irányban vett iránymenti deriváltja az u pontban D d b(u) = d b u (u) + e b v (u) + f b w (u) ahol b u (u), b v (u), b w (u) a baricentrikus koordináták szerinti parciális deriváltjai a Bézier háromszögnek.
139 Bézier háromszögek Deriváltak A parciális deriváltakra közvetlen számítással adódik, hogy b u (u) = u n! i!j!k! ui v j w k b i = n = n = n i 1 =n i 1 =n i 1 =n 1 i 1 =n 1 (n 1)! (i 1)!j!k! ui 1 v j w k b i (n 1)! u i v j w k b i+1,j,k i!j!k! b i+e1 B n 1 i (u)
140 Bézier háromszögek Deriváltak A parciális deriváltak tehát b u (u) = n b v (u) = n b v (u) = n i 1 =n 1 i 1 =n 1 i 1 =n 1 b i+e1 B n 1 i (u) b i+e2 B n 1 i (u) b i+e3 B n 1 i (u) az iránymenti derivált pedig így ( ) D d b(u) = n dbi+e1 + eb i+e2 + f b i+e3 B n 1 i (u) i 1 =n 1
141 Bézier háromszögek Blossom háromszögek Az egymásba ágyazott baricentrikus kombinációkban nem kell mindig ugyanazt az u kiértékelési pontot használni Így kapjuk (a görbékhez hasonlóan) a Bézier háromszögek multiaffin kifejtését, azaz a háromszög blossomokat: b[u 1,.., u n ], ahol tehát a de Casteljau algoritmus i-edik lépésében u i szerint értékeljük ki az aktuális kontrollpont háromszöget
142 Bézier háromszögek Blossom háromszögek Könnyen belátható, hogy b i = b[e <i> 1, e <j> 2, e <k> 3 ], i 1 = n Továbbá a de Casteljau átmeneti pontjai felírhatóak b r i = b[u <r>, e <i> 1, e <j> 2, e <k> 3 ], i + j + k + r = n Ha a Bézier háromszög az értelmezési tartomány f 1, f 2, f 3 pontjai feletti részéhez tartozó kontrollpontokat akarjuk kiszámítani, akkor a következő adódik: c i = b[f <i> 1, f <j> 2, f <k> 3 ]
143 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
144 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
145 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
146 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
147 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
148 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
149 Bézier háromszögek Bézier háromszög felosztása belső pontra Ábra: Scott Shaefer
150 Bézier háromszögek Deriváltak blossom-mal A d iránymenti derivált a blossom-mal a következőképpen fejezhető ki: D d b(u) = nb[d, u <n 1> ] Az r-edik derivált pedig D r d b(u) = n! (n r)! b[d<r>, u <n r> ] A vegyes parciális deriváltaknak a változó irányok menti deriválás felel meg D r,s d 1,d 2 b(u) = n! (n r s)! b[d<r> 1, d <s> 2, u <n r s> ]
151 Bézier háromszögek Deriváltak A d 1 = (1, 0, 0) (0, 0, 1) = (1, 0, 1) és d 2 = (0, 1, 0) (0, 0, 1) = (0, 1, 1) irányokban vett első és második deriváltakra a u = (0, 0, 1) sarokban a következő adódik: D d1 (u) = n(b 1,0,n 1 b 0,0,n ) D d2 (u) = n(b 0,1,n 1 b 0,0,n ) D 2 d 1 (u) = n(n 1) ( (b 2,0,n 2 b 1,0,n 1 ) (b 1,0,n 1 b 0,0,n ) ) D d1,d 2 (u) = n(n 1) ( (b 1,1,n 2 b 1,0,n 1 ) (b 0,1,n 1 b 0,0,n ) ) D 2 d 2 (u) = n(n 1) ( (b 0,2,n 2 b 0,1,n 1 ) (b 0,1,n 1 b 0,0,n ) )
152 Bézier háromszögek Fokszámemelés Egy n-edfokú Bézier háromszöget szeretnénk n + 1-edfokú Bézier háromszöggel felírni: b i Bi n (u) = b (1) (u) i 1 =n i 1 =n+1 i B n+1 i Ekkor az n + 1-edfokú Bézier háromszög kontrollpontjaira adódik b (1) i = 1 ( ) ibi+e1 + jb n + 1 i+e2 + kb i+e3
153 Bézier háromszögek Háromszögek folytonos csatlakozása Legyen adott két Bézier háromszög, amelyek értelmezési háromszög-tartományai egy közös élben találkoznak Ekkor egy értelmezési tartomány síkjában található egyenes, amely áthalad a két háromszög-tartományon, mindkét Bézier háromszög felületén egy-egy felületi görbe lesz - a két felületi görbéből pedig egy összetett görbét kapunk Ha minden egyenesből, a fenti módon kapott, összetett felületi görbe C r, akkor a két Bézier háromszög csatlakozása a közös oldal mentén is C r
154 Bézier háromszögek Háromszögek folytonos csatlakozása d = v 1 a + v 2 b + v 3 c
155 Bézier háromszögek Háromszögek folytonos csatlakozása Tudjuk, hogy egy adott Bézier háromszögnek le tudjuk írni egy darabját egy, az értelmezési tartomány síkjabeli másik háromszög fölötti részének, a c i = b[f <i> 1, f <j> 2, f <k> 3 ] képlettel Ekkor, ha például a közös paramétervonal az u = 0, a fenti képlettel tudjuk, hogy mikor lesz a két szomszédos b(u), c(u) Bézier háromszög egy közös felületnek a két, C r -ben csatlakozó darabja: c ρ,j,k = b ρ j 0 (v) ahol ρ = 0,.., r, j 0 1 = n ρ, a v pedig a c(u) bázisháromszögének azon csúcsának koordinátái a b(u) bázisháromszögében, amelyik nem közös. A fenti egy szükséges és elégséges feltétel a C r csatlakozásra
156 Bézier háromszögek Bézier háromszögek folytonos csatlakozása
157 Bézier háromszögek Bézier háromszögek folytonos csatlakozása
158 Bézier háromszögek Bézier háromszögek folytonos csatlakozása
159 Bézier háromszögek Bézier háromszögek folytonos csatlakozása
160 Bézier háromszögek Bézier háromszögek folytonos csatlakozása - b 0,j,k, j + k = n kontrollpontok
161 Bézier háromszögek Bézier háromszögek folytonos csatlakozása - b 1,j,k, j + k = n 1 kontrollpontok
162 Bézier háromszögek Háromszögek folytonos csatlakozása Az r = 0 esetben a fenti azt jelenti, hogy a közös határon található kontrollpontoknak meg kell egyezniük: c 0,j,k = b 0 0,j,k (v) = b 0,j,k, j + k = n A C 1 csatlakozás feltételéül, ha C 0 már teljesül, a következő adódik: c 1,j,k = v 1 b 1,j,k + v 2 b 0,j+1,k + v 3 b 0,j,k+1, j + k = n 1 azaz a c(u) határtól eggyel beljebb található kontrollpontrétegének kontrollpontjai a b(u) csatlakozó háromszögéhez tartozó három kontrollpont baricentrikus kombinációi
163 Bézier háromszögek Háromszögek folytonos csatlakozása Tehát C 1 csatlakozik a két Bézier háromszög, ha a két élben osztozó háromszög egy síkba esik és mindkettő a bázisháromszögük (paramétertérbeli háromszög) affin képe Fontos: nem elég, hogy egy síkba essenek!
164 Szárnyas-él adatszerkezet Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
165 Szárnyas-él adatszerkezet Szomszédsági viszonyok Néha kellenek a szomszédok, pl. felület-felosztásoknál, degenerált primitívek kisz?résekor, egyes felhasználói inputok kezelésekor stb.
166 Szárnyas-él adatszerkezet Szomszédsági viszonyok Néha kellenek a szomszédok, pl. felület-felosztásoknál, degenerált primitívek kisz?résekor, egyes felhasználói inputok kezelésekor stb. Ismertek a csúcsok számítható mi, minek a szomszédja!
167 Szárnyas-él adatszerkezet Szomszédsági viszonyok Néha kellenek a szomszédok, pl. felület-felosztásoknál, degenerált primitívek kisz?résekor, egyes felhasználói inputok kezelésekor stb. Ismertek a csúcsok számítható mi, minek a szomszédja! Egy csúcsban tetsz?leges számú poligon találkozhat dinamikus adatszerkezet kéne
168 Szárnyas-él adatszerkezet Szomszédsági viszonyok Néha kellenek a szomszédok, pl. felület-felosztásoknál, degenerált primitívek kisz?résekor, egyes felhasználói inputok kezelésekor stb. Ismertek a csúcsok számítható mi, minek a szomszédja! Egy csúcsban tetsz?leges számú poligon találkozhat dinamikus adatszerkezet kéne Jobb megoldás: Szárnyas-él (winged-edge) adatszerkezet!
169 Szárnyas-él adatszerkezet Szárnyas-él adatszerkezet Az alakzatokat határukkal leíró (B-rep) (boundary representation) reprezentáció egyik gyakran használt topológiatároló adatszerkezete manifold poliéderek esetén Tárolás során csúcsokat, éleket és lapokat különböztet meg Az élek szempontjából tároljuk a felületet Minden élhez fix számú adat tartozik Segítségével pl. gyorsan körbe lehet járni egy poligon éleit, közben megkapva minden szomszédot
170 Szárnyas-él adatszerkezet Szárnyas-él adatszerkezet Minden lapot egy élsorozat határol - minden laphoz tároljunk egy, az élsorozatához tartozó tetsz?leges élre mutató pointert A csúcspontok élekhez illeszkednek (vagy bel?le indul ki, vagy? a célja) - tároljuk valamelyiket a csúcsokhoz!
171 Szárnyas-él adatszerkezet Egyetlen él adatai Egy él két csúcsot köt össze - tároljuk ezeket az élben Egy él legfeljebb két laphoz tartozhat - az egyik a baloldali, a másik a jobboldali lap lesz, ezekre mutató pointereket (vagy indexeket) tárolunk A fenti két lapon egyúttal egy-egy élsorozat (az adott lapot alkotó élsorozat) része is az adott él - mindkét élsorozatban tároljuk a rákövetkez?jét és megel?z?jét az adott élnek az adott lap bejárási irányának megfelel?en (!)
172 Szárnyas-él adatszerkezet Egyetlen él adatai 2*él csúcs lap balra jobbra start vég bal jobb el?z? köv. el?z? köv. a B A 0 1 c b d e
173 Szárnyas-él adatszerkezet Egyéb táblázatok Csúcsok táblája csúcs ID csúcsból induló él Lapok táblája lap ID lap egy éle
174 Szárnyas-él adatszerkezet Példa: tetraéder Shirley, Fundamentals of Computer Graphics
175 Szárnyas-él adatszerkezet Pl.: Egy lap összes szomszéd lapjának felsorolása def allneighbours ( face, edges, v e r t i c e s, faces ) : startedge = faces [ face ] edge = startedge i f edges [ startedge ]. f a c e L e f t == face : while edges [ edge ]. succleft!= startedge : p r i n t edges [ edge ]. faceright edge = edges [ edge ]. succleft else : while edges [ edge ]. succright!= startedge : p r i n t edges [ edge ]. f a c e L e f t edge = edges [ edge ]. succright
176 Szárnyas-él adatszerkezet Pl.: Egy lap összes szomszéd lapjának felsorolása Azaz: induljunk el az adott lap reprezentáns éléb?l (amit tárolunk a laphoz) Ha ennek az élnek a baloldali lapja az adott lap: iteráljunk végig a baloldali éllistán és írjuk ki a jobboldali lapokat (a baloldali a lekérdezést kiváltó lap) Különben a jobboldali lap az adott lap, iteráljunk végig a jobboldali lap éllistáján Az iteráció érjen véget, amint visszaérünk az adott lap reprezentáns élébe
177 Szárnyas-él adatszerkezet Pl.: Egy adott csúcsot tartalmazó összes lap felsorolása def allfaces ( vertex, edges, v e r t i c e s, faces ) : startedge = v e r t i c e s [ v e r t e x ] edge = startedge done = False while not done : i f edges [ edge ]. v e r t S t a r t == v e rtex : p r i n t edges [ edge ]. f a c e L e f t edge = edges [ edge ]. p r e dleft else : p r i n t edges [ edge ]. faceright edge = edges [ edge ]. predright
178 Fél-él adatszerkezet Tartalom 1 Motiváció Görbék Hermite interpoláció Catmull-Rom spline Kochanek-Bartels spline Műveletek görbékkel Subdivision görbék Felületek Doo-Sabin Bézier háromszögek 2 Topológia tárolása Szárnyas-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet
179 Fél-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet A winged-edge élét vegyük szét két fél-élre! lényegében az élek lapra vett vetületével dolgozunk! A fél-élhez csak egy lap tartozhat + meg kell jegyeznünk a testvér fél-élét (az adott él másik oldali lapra vett vetületét) A reprezentáció központi eleme a fél-él
180 Fél-él adatszerkezet Half-edge
181 Fél-él adatszerkezet Half-edge
182 Fél-él adatszerkezet Fél-él adatszerkezet Szigorú értelemben véve egy fél-élhez pontosan egy csúcs, él és lap tartozik (de gyakorlatban ennél többet tárolni hasznos lehet) A következ?t tároljuk egy fél-élben: az fél-él cél csúcspontja (vertex), a fél-él testvére (sym), a fél-él lapja (face) és a lapot körbefogó fél-élsorozatban a rákövetkez?je (next) A lapokhoz egy tetsz?leges alkotó fél-él pointerét jegyezzük fel A csúcspontokhoz egy befutó fél-élt HE sym sym = HE, HE next sym vertex = HE vertex stb.
183 Fél-él adatszerkezet Pl.: Adott lap körbejárása def faceloop (HE ) : loop = HE do : p r i n t HE loop = HE. next while loop!= HE
Valasek Gábor
Geometria és topológia tárolása Görbék reprezentációja Valasek Gábor valasek@inf.elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2015/2016. őszi félév Geometria és topológia tárolása Görbék reprezentációja
RészletesebbenTartalom. Geometria közvetlen tárolása. Geometria tárolása - brute force. Valasek Gábor valasek@inf.elte.hu. Hermite interpoláció. Subdivision görbék
Tartalom Számítógépes Grafika Valasek Gábor valasek@inf.elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2015/2016. őszi félév Geometria és topológia tárolása Geometria tárolása Topológia tárolása
RészletesebbenHajder Levente 2018/2019. II. félév
Hajder Levente hajder@inf.elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2018/2019. II. félév Tartalom 1 2 Törtvonal Felületi folytonosságok B-spline Spline variánsok Felosztott (subdivision) görbék
RészletesebbenValasek Gábor tavaszi félév
Valasek Gábor valasek@inf.elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2016-2017 tavaszi félév Tartalom Tartalom Áttekintés Tartalom B-reṕ Attekintés Topológiai adatszerkezetek Szárnyas-él adatszerkezet
RészletesebbenGörbe- és felületmodellezés. Szplájnok Felületmodellezés
Görbe- és felületmodellezés Szplájnok Felületmodellezés Spline (szplájn) Spline: Szakaszosan, parametrikus polinomokkal leírt görbe A spline nevét arról a rugalmasan hajlítható vonalzóról kapta, melyet
Részletesebben3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás
3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás ek - 2019. április 2. http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiima01 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter BME,
Részletesebben3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás
3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás Önálló projektek - 2017. április 7. http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiima01 Dr. Várady Tamás, Dr.
RészletesebbenGPK M1 (BME) Interpoláció / 16
Interpoláció Matematika M1 gépészmérnököknek 2017. március 13. GPK M1 (BME) Interpoláció 2017 1 / 16 Az interpoláció alapfeladata - Példa Tegyük fel, hogy egy ipari termék - pl. autó - előzetes konstrukciójának
RészletesebbenLineáris algebra numerikus módszerei
Hermite interpoláció Tegyük fel, hogy az x 0, x 1,..., x k [a, b] különböző alappontok (k n), továbbá m 0, m 1,..., m k N multiplicitások úgy, hogy Legyenek adottak k m i = n + 1. i=0 f (j) (x i ) = y
RészletesebbenEddig csak a polinom x-ben felvett értékét kerestük
Interpolációs polinom együtthatói Eddig csak a polinom x-ben felvett értékét kerestük Ez jó, ha kevés x-re kell kiértékelni Ha sok ismeretlen f (x)-et keresünk, akkor jobb kiszámolni az együtthatókat,
Részletesebben2014/2015. tavaszi félév
Hajder L. és Valasek G. hajder.levente@sztaki.mta.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2014/2015. tavaszi félév Tartalom Geometria modellezés 1 Geometria modellezés 2 Geometria modellezés
RészletesebbenMÉSZÁROS JÓZSEFNÉ, NUMERIKUS MÓDSZEREK
MÉSZÁROS JÓZSEFNÉ, NUmERIKUS módszerek 9 FÜGGVÉNYKÖZELÍTÉSEK IX. SPLINE INTERPOLÁCIÓ 1. SPLINE FÜGGVÉNYEK A Lagrange interpolációnál említettük, hogy az ún. globális interpoláció helyett gyakran célszerű
RészletesebbenLNM folytonos Az interpoláció Lagrange interpoláció. Lineáris algebra numerikus módszerei
Legkisebb négyzetek módszere, folytonos eset Folytonos eset Legyen f C[a, b]és h(x) = a 1 φ 1 (x) + a 2 φ 2 (x) +... + a n φ n (x). Ekkor tehát az n 2 F (a 1,..., a n ) = f a i φ i = = b a i=1 f (x) 2
RészletesebbenKlár Gergely 2010/2011. tavaszi félév
Számítógépes Grafika Klár Gergely tremere@elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2010/2011. tavaszi félév Tartalom Virtuális világ tárolása 1 Virtuális világ tárolása 2 3 4 Virtuális világ
RészletesebbenMatematika III előadás
Matematika III. - 2. előadás Vinczéné Varga Adrienn Debreceni Egyetem Műszaki Kar, Műszaki Alaptárgyi Tanszék Előadáskövető fóliák Vinczéné Varga Adrienn (DE-MK) Matematika III. 2016/2017/I 1 / 30 Egy
RészletesebbenMatematika III előadás
Matematika III. - 2. előadás Vinczéné Varga Adrienn Debreceni Egyetem Műszaki Kar, Műszaki Alaptárgyi Tanszék Előadáskövető fóliák Vinczéné Varga Adrienn (DE-MK) Matematika III. 2016/2017/I 1 / 23 paramétervonalak,
RészletesebbenGörbemodellezés. Interpoláció Approximáció
Görbemodellezés Interpoláció Approximáció Motiváció Mi okozhat problémát egy görbe megjelenítésekor? 1. A paraméteres alak segítségével történő megjelenítése nagyon bonyolult számításokat vehet igénybe.
Részletesebben(Solid modeling, Geometric modeling) Testmodell: egy létező vagy elképzelt objektum digitális reprezentációja.
Testmodellezés Testmodellezés (Solid modeling, Geometric modeling) Testmodell: egy létező vagy elképzelt objektum digitális reprezentációja. A tervezés (modellezés) során megadjuk a objektum geometria
Részletesebben1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1
numerikus analízis ii 34 Ezért [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet = r (m 1) n = r m + n 1 19 B - SPLINEOK VOLT: Ω n véges felosztás S n (Ω n ) véges dimenziós altér A bázis az úgynevezett egyoldalú
Részletesebbenx = cos αx sin αy y = sin αx + cos αy 2. Mi a X/Y/Z tengely körüli forgatás transzformációs mátrixa 3D-ben?
. Mi az (x, y) koordinátákkal megadott pont elforgatás uténi két koordinátája, ha α szöggel forgatunk az origó körül? x = cos αx sin αy y = sin αx + cos αy 2. Mi a X/Y/Z tengely körüli forgatás transzformációs
RészletesebbenCAD technikák A számítógépes tervezés geometriai alapjai: görbék típusai, matematikai leírás, manipulációk görbékkel.
A számítógépes tervezés geometriai alapjai: görbék típusai, matematikai leírás, manipulációk görbékkel. III. előadás 2008. február 25. Függvények görbék leírására Egyszerű függvények: analitikus görbék
RészletesebbenGeometriai modellezés. Szécsi László
Geometriai modellezés Szécsi László Adatáramlás vezérlés Animáció világleírás Modellezés kamera Virtuális világ kép Képszintézis A modellezés részfeladatai Geometria megadása [1. előadás] pont, görbe,
Részletesebben3D Számítógépes Geometria II.
3D Számítógépes Geometria II. 1. Bevezetés http://cg.iit.bme.hu/portal/3dgeo2 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiiav16 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter BME, Villamosmérnöki és Informatikai Kar Irányítástechnika
Részletesebben3D Számítógépes Geometria II.
3D Számítógépes Geometria II. Önálló hallgatói projektek, 2018. szept. 24. http://cg.iit.bme.hu/portal/3dgeo2 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiiav16 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter, Vaitkus Márton
RészletesebbenPolinomok, Lagrange interpoláció
Közelítő és szimbolikus számítások 8. gyakorlat Polinomok, Lagrange interpoláció Készítette: Gelle Kitti Csendes Tibor Somogyi Viktor Vinkó Tamás London András Deák Gábor jegyzetei alapján 1. Polinomok
RészletesebbenDiszkréten mintavételezett függvények
Diszkréten mintavételezett függvények A függvény (jel) értéke csak rögzített pontokban ismert, de köztes pontokban is meg akarjuk becsülni időben mintavételezett jel pixelekből álló műholdkép rácson futtatott
Részletesebben3D Számítógépes Geometria II.
3D Számítógépes Geometria II. 1. Bevezetés http://cg.iit.bme.hu/portal/3dgeo2 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiiav16 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter BME, Villamosmérnöki és Informatikai Kar Irányítástechnika
RészletesebbenSzámítógépes Grafika mintafeladatok
Számítógépes Grafika mintafeladatok Feladat: Forgassunk a 3D-s pontokat 45 fokkal a X tengely körül, majd nyújtsuk az eredményt minden koordinátájában kétszeresére az origóhoz képest, utána forgassunk
RészletesebbenKlár Gergely 2010/2011. tavaszi félév
Számítógépes Grafika Klár Gergely tremere@elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2010/2011. tavaszi félév Tartalom Pont 1 Pont 2 3 4 5 Tartalom Pont Descartes-koordináták Homogén koordináták
RészletesebbenGeometria brute force tárolása
Virtuális világ tárolása - kérdések Számítógépes Grafika Klár Gergely tremere@elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Hol táruljuk az adatokat? Mem. vagy HDD? Mire optimalizálunk? Rajzolás
RészletesebbenGörbék és felületek modellezése Juhász, Imre
Görbék és felületek modellezése Juhász, Imre Görbék és felületek modellezése Juhász, Imre Miskolci Egyetem Kelet-Magyarországi Informatika Tananyag Tárház Kivonat Nemzeti Fejlesztési Ügynökség http://ujszechenyiterv.gov.hu/
RészletesebbenMatematika szigorlat június 17. Neptun kód:
Név Matematika szigorlat 014. június 17. Neptun kód: 1.. 3. 4. 5. Elm. Fel. Össz. Oszt. Az eredményes szigorlat feltétele elméletből legalább 0 pont, feladatokból pedig legalább 30 pont elérése. A szigorlat
Részletesebben0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles
Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I. 2013. jan. 10. Név: Neptun kód: Idő: 180 perc Elm.: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. Fel. össz.: Össz.: Oszt.: Az elérhető pontszám 40 (elmélet) + 60 (feladatok)
RészletesebbenFraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk
Fraktálok Kontrakciók Affin leképezések Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék TARTALOMJEGYZÉK 1 of 71 A Lipschitz tulajdonság ÁTMÉRŐ, PONT ÉS HALMAZ TÁVOLSÁGA Definíció Az (S, ρ) metrikus tér
Részletesebbensin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!
Matematika előadás elméleti kérdéseinél kérdezhető képletek Analízis II Határozatlan integrálszámítás g) t = tg x 2 helyettesítés esetén mivel egyenlő sin x = cos x =? g) t = tg x 2 helyettesítés esetén
Részletesebben4. Felületek Forgásfelületek. Felületek 1. Legyen adott egy paramétersíkbeli T tartomány. A paramétersíkot az u és v koordinátatengelyekkel
Felületek 1 4. Felületek Legyen adott egy paramétersíkbeli T tartomány. A paramétersíkot az u és v koordinátatengelyekkel adjuk meg. Ekkor egy F felületet az (u, v) r(u, v), (u, v) T kétváltozós vektor-vektor
RészletesebbenMATLAB. 5. gyakorlat. Polinomok, deriválás, integrálás
MATLAB 5. gyakorlat Polinomok, deriválás, integrálás Menetrend Kis ZH Polinomok Numerikus deriválás Numerikus integrálás (+ anonim függvények) pdf Kis ZH Polinomok Sok függvény és valós folyamat leírható
RészletesebbenAlap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 334. Tel: 463-6-80 Fa: 463-30-9 http://www.vizgep.bme.hu Alap-ötlet:
RészletesebbenNumerikus módszerek II. zárthelyi dolgozat, megoldások, 2014/15. I. félév, A. csoport. x 2. c = 3 5, s = 4
Numerikus módszerek II. zárthelyi dolgozat, megoldások, 204/5. I. félév, A. csoport. Feladat. (6p) Alkalmas módon választva egy Givens-forgatást, határozzuk meg az A mátrix QR-felbontását! Oldjuk meg ennek
RészletesebbenTotális Unimodularitás és LP dualitás. Tapolcai János
Totális Unimodularitás és LP dualitás Tapolcai János tapolcai@tmit.bme.hu 1 Optimalizálási feladat kezelése NP-nehéz Hatékony megoldás vélhetően nem létezik Jó esetben hatékony algoritmussal közelíteni
RészletesebbenTaylor-polinomok. 1. Alapfeladatok. 2015. április 11. 1. Feladat: Írjuk fel az f(x) = e 2x függvény másodfokú Maclaurinpolinomját!
Taylor-polinomok 205. április.. Alapfeladatok. Feladat: Írjuk fel az fx) = e 2x függvény másodfokú Maclaurinpolinomját! Megoldás: A feladatot kétféle úton is megoldjuk. Az els megoldásban induljunk el
Részletesebben1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)
Matematika A2c gyakorlat Vegyészmérnöki, Biomérnöki, Környezetmérnöki szakok, 2017/18 ősz 1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás) 1. Valós vektorterek-e a következő
RészletesebbenGauss-Jordan módszer Legkisebb négyzetek módszere, egyenes LNM, polinom LNM, függvény. Lineáris algebra numerikus módszerei
A Gauss-Jordan elimináció, mátrixinvertálás Gauss-Jordan módszer Ugyanazzal a technikával, mint ahogy a k-adik oszlopban az a kk alatti elemeket kinulláztuk, a fölötte lévő elemeket is zérussá lehet tenni.
RészletesebbenNumerikus matematika vizsga
1. Az a = 2, t = 4, k = 3, k + = 2 számábrázolási jellemzők mellett hány pozitív, normalizált lebegőpontos szám ábrázolható? Adja meg a legnagyobb ábrázolható számot! Mi lesz a 0.8-hoz rendelt lebegőpontos
Részletesebben17. előadás: Vektorok a térben
17. előadás: Vektorok a térben Szabó Szilárd A vektor fogalma A mai előadásban n 1 tetszőleges egész szám lehet, de az egyszerűség kedvéért a képletek az n = 2 esetben szerepelnek. Vektorok: rendezett
RészletesebbenKoordináta-geometria feladatok (emelt szint)
Koordináta-geometria feladatok (emelt szint) 1. (ESZÉV Minta (2) 2004.05/7) Egy ABC háromszögben CAB = 30, az ACB = 45. A háromszög két csúcsának koordinátái: A(2; 2) és C(4; 2). Határozza meg a harmadik
RészletesebbenFeladatsor A differenciálgeometria alapja c. kurzus gyakorlatához
Feladatsor A differenciálgeometria alapja c. kurzus gyakorlatához Dr. Nagy Gábor, Geometria Tanszék 2010. szeptember 16. Görbék paraméterezése 1. feladat. (A) Bizonyítsuk be a vektoriális szorzatra vonatkozó
Részletesebben3. Görbe modellezés. Görbe modellezés 1
Görbe modellezés. Görbe modellezés A geometriai alakzatok modellezése során számos olyan feladat adódik, melyben megadott pontokra megadott sorrendben, görbéket kell illeszteni, vagy egy grakus tervez
RészletesebbenLegkisebb négyzetek módszere, Spline interpoláció
Közelítő és szimbolikus számítások 10. gyakorlat Legkisebb négyzetek módszere, Spline interpoláció Készítette: Gelle Kitti Csendes Tibor Somogyi Viktor Vinkó Tamás London András Deák Gábor jegyzetei alapján
RészletesebbenValasek Gábor tavaszi félév
Valasek Gábor valasek@inf.elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2016-2017 tavaszi félév Tartalom Áttekintés Pont/* metszés Görbe/* metszés Felület/felület metszés Áttekintés Tartalom Áttekintés
RészletesebbenTÉRINFORMATIKAI ALGORITMUSOK
Topológiai algoritmusok és adatszerkezetek TÉRINFORMATIKAI ALGORITMUSOK Cserép Máté mcserep@caesar.elte.hu 2015. november 18. EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM INFORMATIKAI KAR BEVEZETŐ Topológia: olyan matematikai
Részletesebben5 1 6 (2x3 + 4) 7. 4 ( ctg(4x + 2)) + c = 3 4 ctg(4x + 2) + c ] 12 (2x6 + 9) 20 ln(5x4 + 17) + c ch(8x) 20 ln 5x c = 11
Bodó Beáta ISMÉTLÉS. ch(6 d.. 4.. 6. 7. 8. 9..... 4.. e (8 d ch (9 + 7 d ( + 4 6 d 7 8 + d sin (4 + d cos sin d 7 ( 6 + 9 4 d INTEGRÁLSZÁMÍTÁS 7 6 sh(6 + c 8 e(8 + c 9 th(9 + 7 + c 6 ( + 4 7 + c = 7 4
RészletesebbenGÖRBÉK ÉS FELÜLETEK ILLESZTÉSE KÉNYSZEREKKEL II.
GÖRBÉK ÉS FELÜLETEK ILLESZTÉSE KÉNYSZEREKKEL II. Érdekességek a geometriai modellezésben Kovács István MIRŐL LESZ SZÓ? Kényszerek automatikus felismerése 1. Lokális kényszerek (merőlegesség, párhuzamosság,
RészletesebbenSzámítógépes geometria (mester kurzus) III
2010 sz, Debreceni Egyetem Felületek A felület megadása implicit: F : R 3 R, F (x, y, z) = 0 Euler-Monge: f : [a, b] [c, d] R, z = f (x, y) paraméteres: r : [a, b] [c, d] R 3 trianguláris háló direkt megadása
RészletesebbenTermék modell. Definíció:
Definíció: Termék modell Összetett, többfunkciós, integrált modell (számítógépes reprezentáció) amely leír egy műszaki objektumot annak különböző életfázis szakaszaiban: tervezés, gyártás, szerelés, szervízelés,
RészletesebbenHajder Levente 2017/2018. II. félév
Hajder Levente hajder@inf.elte.hu Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar 2017/2018. II. félév Tartalom 1 2 3 Geometriai modellezés feladata A világunkat modellezni kell a térben. Valamilyen koordinátarendszer
Részletesebben3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció
3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció 2a. Háromszöghálók http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiima01 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter BME, Villamosmérnöki
RészletesebbenKonjugált gradiens módszer
Közelítő és szimbolikus számítások 12. gyakorlat Konjugált gradiens módszer Készítette: Gelle Kitti Csendes Tibor Vinkó Tamás Faragó István Horváth Róbert jegyzetei alapján 1 LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK
RészletesebbenSzámítógépes Grafika SZIE YMÉK
Számítógépes Grafika SZIE YMÉK Analóg - digitális Analóg: a jel értelmezési tartománya (idő), és az értékkészletes is folytonos (pl. hang, fény) Diszkrét idejű: az értelmezési tartomány diszkrét (pl. a
Részletesebben10. Koordinátageometria
I. Nulladik ZH-ban láttuk: 0. Koordinátageometria. Melyek azok a P x; y pontok, amelyek koordinátái kielégítik az Ábrázolja a megoldáshalmazt a koordináta-síkon! x y x 0 egyenlőtlenséget? ELTE 00. szeptember
RészletesebbenTÉRINFORMATIKAI ALGORITMUSOK
Topológiai algoritmusok és adatszerkezetek TÉRINFORMATIKAI ALGORITMUSOK Cserép Máté mcserep@inf.elte.hu 2017. november 22. EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM INFORMATIKAI KAR BEVEZETŐ Topológia: olyan matematikai
RészletesebbenNumerikus Matematika
Numerikus Matematika Baran Ágnes Gyakorlat Interpoláció Baran Ágnes Numerikus Matematika 6.-7. Gyakorlat 1 / 40 Lagrange-interpoláció Példa Határozzuk meg a ( 2, 5), ( 1, 3), (0, 1), (2, 15) pontokra illeszkedő
RészletesebbenHatározott integrál és alkalmazásai
Határozott integrál és alkalmazásai 5. május 5.. Alapfeladatok. Feladat: + d = Megoldás: Egy határozott integrál kiszámolása a feladat. Ilyenkor a Newton-Leibniz-tételt használhatjuk, mely azt mondja ki,
RészletesebbenOktatási Hivatal. 1 pont. A feltételek alapján felírhatók az. összevonás után az. 1 pont
Oktatási Hivatal Öt pozitív egész szám egy számtani sorozat első öt eleme A sorozatnak a különbsége prímszám Tudjuk hogy az első négy szám köbének összege megegyezik az ezen öt tag közül vett páros sorszámú
RészletesebbenKalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.
. Ábrázoljuk a következő halmazokat a síkon! {, y) R 2 : + y < }, b) {, y) R 2 : 2 + y 2 < 4}, c) {, y) R 2 : 2 + y 2 < 4, + y < }, {, y) R 2 : + y < }. Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/.. gyakorlat
RészletesebbenSzendrői Balázs: Algebrai síkgörbék, szerkesztette: Ádám Liliána, Ódor Gergő, Lajos Mátyás
Algebrai síkgörbék Algebrai síkgörbéknek az olyan görbéket nevezzük, amelyek pontjai egy kétváltozós polinommal jellemezhetők. Ilyenek az egyenesek (ezek az elsőfokú síkgörbék). Másodfokú síkgörbék: pl.
RészletesebbenTöbbváltozós, valós értékű függvények
TÖ Többváltozós, valós értékű függvények TÖ Definíció: többváltozós függvények Azokat a függvényeket, melyeknek az értelmezési tartománya R n egy részhalmaza, n változós függvényeknek nevezzük. TÖ Példák:.
RészletesebbenMegoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1
Megoldott feladatok 00. november 0.. Feladat: Vizsgáljuk az a n = n+ n+ sorozat monotonitását, korlátosságát és konvergenciáját. Konvergencia esetén számítsuk ki a határértéket! : a n = n+ n+ = n+ n+ =
RészletesebbenIntegrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november
Integrálszámítás a Matematika Aa-Analízis nevű tárgyhoz 009. november Tartalomjegyzék I. Feladatok 5. A határozatlan integrál (primitív függvények........... 7.. A definíciók egyszerű következményei..................
RészletesebbenMegoldás: Mindkét állítás hamis! Indoklás: a) Azonos alapú hatványokat úgy szorzunk, hogy a kitevőket összeadjuk. Tehát: a 3 * a 4 = a 3+4 = a 7
A = {1; 3; 5; 7; 9} A B = {3; 5; 7} A/B = {1; 9} Mindkét állítás hamis! Indoklás: a) Azonos alapú hatványokat úgy szorzunk, hogy a kitevőket összeadjuk. Tehát: a 3 * a 4 = a 3+4 = a 7 Azonos alapú hatványokat
Részletesebben3D-s számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció
3D-s számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció 2a. Háromszöghálók http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiiav08 Dr. Várady Tamás, Salvi Péter BME, Villamosmérnöki
RészletesebbenKoordinátageometriai gyakorló feladatok I ( vektorok )
Koordinátageometriai gyakorló feladatok I ( vektorok./ Határozd meg az AB szakasznak azt a pontját, amely a szakaszt : ha A ( ; és a B ( ; 8!./ Adott az A ( 3 ; 5 és a ( ; 6 B pont. Számítsd ki az AB vektor
RészletesebbenHÁZI FELADATOK. 1. félév. 1. konferencia A lineáris algebra alapjai
HÁZI FELADATOK. félév. konferencia A lineáris algebra alapjai Értékelés:. egység: önálló feladatmegoldás.8. Döntse el, párhuzamosak-e a következő vektorpárok: a) a( ; ; 7) b(; 5; ) b) c(; 9; 5) d(8; 6;
RészletesebbenKOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA II.
KOVÁCS BÉLA MATEmATIkA II 6 VI TÉRGÖRbÉk 1 Alapvető ÖSSZEFÜGGÉSEk A térgörbe (1) alakú egyenletével írható le Ez a vektoregyenlet egyenértékű az (2) skaláris egyenletrendszerrel A térgörbe három nevezetes
RészletesebbenVégeselem modellezés alapjai 1. óra
Végeselem modellezés alapjai. óra Gyenge alak, Tesztfüggvény, Lagrange-féle alakfüggvény, Stiness mátrix Kivonat Az óra célja, hogy megismertesse a végeselem módszer (FEM) alkalmazását egy egyszer probléma,
RészletesebbenModellek és Algoritmusok - 2.ZH Elmélet
Modellek és Algoritmusok - 2.ZH Elmélet Ha hibát elírást találsz kérlek jelezd: sellei_m@hotmail.com A fríss/javított változat elérhet : people.inf.elte.hu/semsaai/modalg/ 2.ZH Számonkérés: 3.EA-tól(DE-ek)
RészletesebbenFelületek differenciálgeometriai vizsgálata
Felületek differenciálgeometriai vizsgálata Felületek differenciálgeometriai értelemben Felület: Olyan alakzat, amely előállítható az (u,v) sík egy összefüggő tartományán értelmezett r(u,v) kétparaméteres
RészletesebbenMatematika II képletek. 1 sin xdx =, cos 2 x dx = sh 2 x dx = 1 + x 2 dx = 1 x. cos xdx =,
Matematika II előadás elméleti kérdéseinél kérdezhető képletek Matematika II képletek Határozatlan Integrálszámítás x n dx =, sin 2 x dx = sin xdx =, ch 2 x dx = sin xdx =, sh 2 x dx = cos xdx =, + x 2
RészletesebbenMatematika I. Vektorok, egyenesek, síkok
Matematika előadás elméleti kérdéseinél kérdezhető képletek Matematika I Vektorok, egyenesek, síkok a) Hogyan számítjuk ki az a = (a 1, a 2, a 3 ) és b = (b 1, b 2, b 3 ) vektorok szögét? a) Hogyan számítjuk
RészletesebbenSíkgörbék. 1. Készítsünk elfogadható ábrát a G: t frac(1/t) leképezés gráfjáról. (frac a törtrész függvény, ez a Maple függvénynév is.
Síkgörbék 1. Készítsünk elfogadható ábrát a G: t frac(1/t) leképezés gráfjáról. (frac a törtrész függvény, ez a Maple függvénynév is.) 2. (n szirmú virág.) Legyen r(t) = sin(nt), (0 t 2π). Ábrázoljuk polár
RészletesebbenEgyenletek, egyenlőtlenségek VII.
Egyenletek, egyenlőtlenségek VII. Magasabbfokú egyenletek: A 3, vagy annál nagyobb fokú egyenleteket magasabb fokú egyenleteknek nevezzük. Megjegyzés: Egy n - ed fokú egyenletnek legfeljebb n darab valós
Részletesebben3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció
3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció 12. Tömör testek modellezése http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312 https://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/viiima01 Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi Péter BME,
RészletesebbenKOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.
KOVÁCS BÉLA, MATEmATIkA I 16 XVI A DIFFERENCIÁLSZÁmÍTÁS ALkALmAZÁSAI 1 Érintő ÉS NORmÁLIS EGYENES, L HOSPITAL-SZAbÁLY Az görbe abszcisszájú pontjához tartozó érintőjének egyenlete (1), normálisának egyenlete
Részletesebben1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak
1. Generátorrendszer Generátorrendszer. Tétel (Freud, 4.3.4. Tétel) Legyen V vektortér a T test fölött és v 1,v 2,...,v m V. Ekkor a λ 1 v 1 + λ 2 v 2 +... + λ m v m alakú vektorok, ahol λ 1,λ 2,...,λ
RészletesebbenGyakorló feladatok. Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi
Gyakorló feladatok Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi 25 Tartalomjegyzék. Klasszikus hibaszámítás 3 2. Lineáris egyenletrendszerek 3 3. Interpoláció 4 4. Sajátérték, sajátvektor 6 5. Lineáris és nemlineáris
RészletesebbenNumerikus matematika. Irodalom: Stoyan Gisbert, Numerikus matematika mérnököknek és programozóknak, Typotex, Lebegőpontos számok
Numerikus matematika Irodalom: Stoyan Gisbert, Numerikus matematika mérnököknek és programozóknak, Typotex, 2007 Lebegőpontos számok Normák, kondíciószámok Lineáris egyenletrendszerek Legkisebb négyzetes
RészletesebbenFelügyelt önálló tanulás - Analízis III.
Felügyelt önálló tanulás - Analízis III Kormos Máté Differenciálható sokaságok Sokaságok Röviden, sokaságoknak nevezzük azokat az objektumokat, amelyek egy n dimenziós térben lokálisan k dimenziósak Definíció:
RészletesebbenKOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.
KOVÁCS BÉLA MATEmATIkA I 6 VI KOmPLEX SZÁmOk 1 A komplex SZÁmOk HALmAZA A komplex számok olyan halmazt alkotnak amelyekben elvégezhető az összeadás és a szorzás azaz két komplex szám összege és szorzata
RészletesebbenMatematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =
Matematika előadás elméleti kérdéseinél kérdezhető képletek Matematika II Határozatlan Integrálszámítás d) Adja meg az alábbi alapintegrálokat! x n 1 dx =, sin 2 x dx = d) Adja meg az alábbi alapintegrálokat!
RészletesebbenNumerikus integrálás április 18.
Numerikus integrálás 2016. április 18. Integrálás A deriválás papíron is automatikusan elvégezhető feladat. Az analitikus integrálás ezzel szemben problémás vannak szabályok, de nem minden integrálható
RészletesebbenFeladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz
Debreceni Egyetem Közgazdaságtudományi Kar Feladatok a Gazdasági matematika II tárgy gyakorlataihoz a megoldásra ajánlott feladatokat jelöli e feladatokat a félév végére megoldottnak tekintjük a nehezebb
RészletesebbenTÉRINFORMATIKAI ÉS TÁVÉRZÉKELÉSI ALKALMAZÁSOK FEJLESZTÉSE
Topológiai algoritmusok és adatszerkezetek TÉRINFORMATIKAI ÉS TÁVÉRZÉKELÉSI ALKALMAZÁSOK FEJLESZTÉSE Cserép Máté mcserep@caesar.elte.hu 2015. május 5. EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM INFORMATIKAI KAR BEVEZETŐ
RészletesebbenGauss-Seidel iteráció
Közelítő és szimbolikus számítások 5. gyakorlat Iterációs módszerek: Jacobi és Gauss-Seidel iteráció Készítette: Gelle Kitti Csendes Tibor Somogyi Viktor London András Deák Gábor jegyzetei alapján 1 ITERÁCIÓS
Részletesebben1 Lebegőpontos számábrázolás
Tartalom 1 Lebegőpontos számábrázolás... 2 2 Vektornormák... 4 3 Indukált mátrixnormák és tulajdonságaik... 5 4 A lineáris rendszer jobboldala hibás... 6 5 A kondíciószám és tulajdonságai... 7 6 Perturbációs
RészletesebbenEgy általános iskolai feladat egyetemi megvilágításban
Egy általános iskolai feladat egyetemi megvilágításban avagy mit kell(ene) tudnia egy 8.-osnak a matematika versenyeken Kunos Ádám Középiskolás pályázat díjkiosztó SZTE Bolyai Intézet 2011. november 12.
RészletesebbenSorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján
Sorozatok, sorok, függvények határértéke és folytonossága Leindler Schipp - Analízis I. könyve + jegyzetek, kidolgozások alapján Számsorozatok, vektorsorozatok konvergenciája Def.: Számsorozatok értelmezése:
RészletesebbenFüggvény határérték összefoglalás
Függvény határérték összefoglalás Függvény határértéke: Def: Függvény: egyértékű reláció. (Vagyis minden értelmezési tartománybeli elemhez, egyértelműen rendelünk hozzá egy elemet az értékkészletből. Vagyis
RészletesebbenMatematikai háttér. 3. Fejezet. A matematika hozzászoktatja a szemünket ahhoz, hogy tisztán és világosan lássa az igazságot.
3. Fejezet Matematikai háttér A matematika hozzászoktatja a szemünket ahhoz, hogy tisztán és világosan lássa az igazságot René Descartes Számtalan kiváló szakirodalom foglalkozik a különféle differenciálegyenletek
RészletesebbenTrigonometria Megoldások. 1) Igazolja, hogy ha egy háromszög szögeire érvényes az alábbi összefüggés: sin : sin = cos + : cos +, ( ) ( )
Trigonometria Megoldások Trigonometria - megoldások ) Igazolja, hogy ha egy háromszög szögeire érvényes az alábbi összefüggés: sin : sin = cos + : cos +, ( ) ( ) akkor a háromszög egyenlő szárú vagy derékszögű!
Részletesebben