Деление треугольника икосаэдра
Рисунок 6.3. Деление треугольника икосаэдра
Треугольник с вершинами VI, V2 и V3 разбивается на четыре треугольника: (V1,V12,V31), (V2,V23,V12), (V3,V32,V23) и (V12.V23.V31). После этого промежуточные точки деления надо посадить на поверхность шара, то есть изменить их координаты так, чтобы концы векторов (V12, V23 и V31) дотянулись до поверхности шара. Для этого достаточно нормировать векторы с помощью уже существующей процедуры Scale. Она впоследствии будет использована как для масштабирования нормали, так и для нормировки координат вершин новых треугольников. Но сейчас мы будем вычислять нормаль приближенно. Введем еще две вспомогательные функции:
//=== Команды OpenGL для изображения одного треугольника
void setTria(double *vl, double *v2, double *v3)
{
//====== Нормаль и вершина задаются одним вектором
glNormal3dv(vl);
glVertex3dv(vl);
glNormalSdv (v2);
glVertex3dv(v2);
glNormal3dv(v3);
glVertex3dv(v3);
glEnd() ;
}
//====== Генерация внутренних треугольников
void Split(double *vl, double *v2, double *v3)
{
//====== Промежуточные вершины
double v!2[3], v23[3], v31[3);
for (int l=0; l< 3; i++) {
//====== Можно не делить пополам,
//====== так как будем нормировать
v12[i] = vl[i]+v2[i];
v23[i] = v2[i]+v3[i];
v31 [i] = v3[i]+vl [i];
}
//====== Нормируем три новые вершины
Scale(v!2);
Scale(v23);
Scale(v31); //====== и рисуем четыре треугольника
setTria(vl, v!2, v31);
setTria (v2, v23, v!2);
setTria(v3, v31, v23);
setTria(v!2,v23, v31);
}
Вставьте эти глобальные функции в файл и дайте следующую версию функцию DrawScene, в которой отсутствует вызов функции getNorm для точного вычисления нормали, но есть вызов функции Split для каждой из 20 граней икосаэдра. В результате мы получаем фигуру из 80 треугольных граней, которая значительно ближе к сфере, чем икосаэдр:
void DrawScene()
{
static double
angle = 3. * atan(l.)/2.5, V = cos (angle), W = sin (angle),
v[12] [3] =
{-V,0.,W}, {V,0.,W}, {-V,.0.,-W},
(V,0.,-W), {0.,W,V}, {0.,W,-V},
(0.,-W,V), (0.,-W,-V), {W,V,0.},
{-W,V,0.}, {W,-V,0.}, {-W,-V,0.}
};
static GLuint id[20][3] =
{
(0,1, 4), (0,4, 9), {9,4, 5}, (4,8, 5), (4,1,8),
(8,1,10), (8,10,3), (5,8, 3), (5,3, 2), (2,3,7),
(7,3,10), (7,10,6), (7,6,11), (11,6,0), (0,6,1),
(6,10,1), (9,11,0), (9,2,11), (9,5, 2), (7,11,2)
};
glNewList(l,GL_COMPILE);
glColor3d (1., 0.4, 1.) ;
glBegin(GLJTRIANGLES);
for (int i = 0; i < 20; i++)
Split (v[id[i][0]], v[id[i][l]], v[id[i] [2] ]) ;
glEnd() ;
glEndList () ;
}
На этой стадии я рекомендую посмотреть, какие интересные и неожиданные результаты могут быть получены вследствие ошибок. Все мы ошибаемся, вот и я так долго возился с направлением обхода и со знаком нормали, что в промежуточных вариантах получал чудовищные комбинации. Многие из них «канули в Лету», но один любопытный вариант легко смоделировать. Если ошибки происходят в условиях симметричного отражения, то возникают ситуации, сходные со случайными изменениями узоров в калейдоскопе. Замените на обратные знаки компонентов вектора в функции Scale. Это действие в предыдущих версиях программы было эквивалентно изменению знака нормали. Найдите строку, похожую на ту, что приведена ниже, и замените знаки так, как показано, на минусы.
v[0] /= -d; v[l] /= -d; v[2] /= -d;
