Các Utah ấm trà , ban đầu được tạo ra bởi Martin Newell, là một đối tượng thuận lợi cho việc kiểm tra các chương trình đồ họa 3D.

Nhiệm vụ là tạo ra một hình ảnh khung dây của ấm trà trong hình chiếu phối cảnh. Để khuyến khích ý tưởng về một ứng dụng mã nguồn , điều khiển xem và camera có thể được tách biệt và loại trừ khỏi số đếm. Điều này là do các tham số và tệp đầu vào có thể được sửa đổi và mã được sử dụng lại để tạo ra các hình ảnh đa dạng, nhưng không cần thiết phải tạo ra một tiện ích chính thức chấp nhận các đối số dòng lệnh phức tạp hoặc như vậy. Một số dư "hackently" được tìm kiếm.

tham chiếu StackOverflow: Bezier Patch hoạt động như thế nào trong Ấm trà Utah?

Vì vậy, có ba nhiệm vụ ở đây:

• đọc dữ liệu ấm trà ở định dạng ban đầu .
• chia nhỏ dữ liệu bản vá bằng cách sử dụng phương pháp tách deCasteljau hoặc phương pháp khác. Các phương pháp khác đang sử dụng ma trận cơ sở Bezier và đánh giá các đa thức (refs tiêu chuẩn, như Foley và van Dam, Newmann và Sproull), hoặc phương pháp cơ sở Bernstein (vẫn vượt xa tôi).
• chiếu các điểm thành 2D (nếu ngôn ngữ không hỗ trợ 3D nguyên bản) và vẽ đường viền của từng miếng vá nhỏ khi nhìn từ điểm Mắt có góc nhìn tập trung vào điểm LookAt và trục dọc được đặt thẳng hàng với trục dọc của ấm trà (tức là vẽ nó "thẳng đứng" từ một vantagepoint đẹp).

Giả sử rằng việc đọc dữ liệu văn bản hướng dòng từ một tệp là ít rắc rối, thử thách này thực sự là về việc bắt tay với dữ liệu vá Bi-Cubic Bezier.

Vì thử nghiệm thông thường đơn giản để loại bỏ backface là không đủ (các bản vá không hoàn toàn hướng ra ngoài), nên không cần loại bỏ dòng ẩn hoặc -surface. Là một khung dây, nó sẽ trông tốt với mặt sau có thể nhìn thấy. Bề ngoài có thể được cải thiện bằng cách điều chỉnh độ rộng đường tùy thuộc vào khoảng cách từ mắt, nhưng điều này không thực sự cần thiết (các chương trình của riêng tôi không làm điều này).

Đây là cả mã-golf và rosetta-đá . Câu trả lời cạnh tranh trong golf nên bao gồm một số lượng như bình thường. Nhưng bài nộp bằng các ngôn ngữ khác thường được khuyến khích rất nhiều, ngay cả khi chúng không đặc biệt ngắn.

Đối với những người đam mê độ phức tạp Kolmogorov, có một bộ dữ liệu ngắn gọn hơn trong đó toàn bộ có thể được xây dựng lại bằng cách thêm các phép quay và phản chiếu các bản vá. Và trong A Trip Down the Graphics Pipeline của Jim Blinn , có một phương pháp tạo ra thậm chí ngắn gọn hơn bằng cách sử dụng thực tế là các bản vá riêng lẻ có tính quay hoặc các đối xứng khác. Toàn bộ cơ thể (hoặc nắp) có thể được mô tả bằng một đường cong Bezier duy nhất được xoay quanh trục y. Vòi và tay cầm có thể được mô tả bằng hai đường cong trong hồ sơ của họ, và sau đó chọn các điểm kiểm soát trung gian để xấp xỉ một khối đùn tròn.

Đang xử lý (java), 314 (237 không có điều khiển camera)

Không bao gồm các định nghĩa mảng:

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);}}

Định nghĩa mảng dữ liệu:

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}
};

Phiên bản dễ đọc hơn:

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); 
  }
}

Và một số bức ảnh:

Một phiên bản khác với một số hiệu ứng thú vị:

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);
  }
}

Bản thảo

Không được đánh gôn hoàn toàn, nhưng điều này minh họa một cách tiếp cận khác với phân khu deCasteljau: đánh giá đa thức cơ sở. Sử dụng 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

Tước ra các đường thẳng đứng và giảm giá các tham số, mang lại phiên bản 1112 char này. Sử dụng 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