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项目开发中的贝塞尔曲线

Tangpj / 1449人阅读

摘要:附加要求,飞行曲线,飞机先加速,然后减速抵达终点,飞行途中,需要转换飞机朝向,飞行途中,飞机渐渐变小体验网易邮箱大师电脑版实现方法飞行曲线我们选择了二次贝塞尔曲线,原因是简单,可计算。

本文由邹启文授权网易云社区发布。

邮箱大师PC版中,设计师提出了一个很妙的想法: 发信时,出现一个飞机,从写信中央飞往进度目的地。

附加要求:
1,飞行曲线,飞机先加速,然后减速抵达终点
2,飞行途中,需要转换飞机朝向
3,飞行途中,飞机渐渐变小
体验:网易邮箱大师电脑版

实现方法:

飞行曲线

我们选择了二次贝塞尔曲线,原因是简单,可计算。
数学公式:B(t) = (1-t)^2 P0 + 2 t (1-t) P1 + t^2 *P2, t=[0,1]

(图片来源于网络,此处是为了讲解清楚)

已知起飞点P0,终点P2,起飞角度(或斜率,切线P0P1),降落角度(或斜率,切线P1P2),求P1
将起飞角度转换(k=tan(θ))成斜率k1,降落角度转成斜率k2,根据斜率公式y=k*x+b可得
P0.y = k1 * P0.x + b1;
P1.y = k1 * P1.x + b1;
P2.y = k2 * P2.x + b2;
P1.y = k2 * P1.x + b2;
至此,便可求得P1坐标。(可调整角度(或k1,k2)以满足实际要求)

曲线虽然推导出来,但是,飞机先加速然后减速,如何实现呢?

注意观察,公式中t的取值范围是0~1,我们可以让飞机在前面小部分时间走过大部分距离,后面
大部分时间走过小部分距离来做到。
为了灵活调整,以及总时间固定的情况下,我们选择了一种简单的方法,将时间分片,人为的构造
出一段前面加速后面减速的时间曲线。

示例:
const int kPiece[] = { 10,20,30,45,65,90,70,45,40,35,30,25,22,20,19,18,17,16,15 };
定时器设置为10ms,每隔10ms,计算一次t=kPiece(0~i) / kPiece(0~N) * T;
kPiece(0~i)为前i项和,kPiece(0~N)为总和,T为固定的总时间

飞机朝向

飞机的头要随着曲线改变朝向。很显然,这个朝向就是曲线的切线方向。
求切线,正确的方式是求导。
在这里,我们选择了一种简单的方法:
记住当前点和上一点,然后计算2点的斜率,再转换成角度。

飞机大小

飞机大小变化没有严格要求,可采取线性变化,在总时间T内从1.0到0.25(根据素材大小决定),恰好做到与曲线同时变化结束。

特别注意
I、起飞角度转换成斜率,在计算机世界,其坐标系与数学中的坐标系不一致,X轴一致,而Y轴相反,所以角度可能是负数(比如起始时往左飞行)
II、飞机朝向,斜率转换成角度时,从A到B,B相对于A的位置可在4个象限,所以角度可能存在负角度,与此同时,素材中飞机也有个角度,那么绘制时,注意矫正角度
III、飞机降落时角度可能不正确(如从上方降落)。实际应用时,由于飞机变小且速度较快,而且降落时调整了角度,所以此问题不明显。如要保证飞机降落角度一定不变,可以考虑三次贝塞尔曲线

Gdiplus绘制飞机

Gdiplus::Graphics g(dc);
Gdiplus::PointF center(cx / 2, cy / 2);  // cx、cy为素材宽度和高度
g.TranslateTransform(center.X, center.Y);  // 转换坐标系
g.RotateTransform(angle_);  // 旋转角度
g.SetInterpolationMode(Gdiplus::InterpolationModeHighQualityBilinear);
g.ScaleTransform(scale_, scale_);  // 缩放
g.TranslateTransform(-center.X, -center.Y);
g.DrawImage(plane_.get(), 0, 0);  // 绘制图片

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