螺旋线有什么作用?

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在计算机图形学中,螺旋线是非常有用的工具。 比如说,我们在做渲染的光线追踪或者物理渲染的时候,会遇到球面镜的问题,这时候如果直接用球面来计算的话会十分麻烦(即使是用齐次坐标把球面转换成立方体计算也会很复杂),而如果使用螺旋线来替换球面的话就会方便的多(可以将任何点与起始端连接成一串,而且这样转换之后所有点的法线方向都被保留了下来,不需要重新计算) 图1:用螺线代替球面计算光路 除了用于计算光路之外,螺旋线还可以用来表示物体的纹理,比如说图中这种由N多个多边形组成的螺旋型物体,如果用普通的多边形的顶点索引来表示的话,需要很大的存储空间(一个顶点多边形就需要6个整数来表示其3个方向的索引),而如果使用螺旋线来表示则只需要几个整数即可(每个顶点只有两个索引值,一个是当前位置的索引,另一个是转向的索引),并且可以通过简单的方法来实现纹理填充(只要知道每个顶点和它相邻的两个顶点的纹理坐标就可以通过插值计算得出其他所有顶点的纹理坐标)。

图2:用螺旋线表示的多边形 螺旋线在计算机图形学的各个分支中都有着广泛的应用,比如说在物理模拟中经常要用到弹簧,而弹簧的本质就是一根线段通过其两端的节点在x和y方向上分别被拉伸或压缩,而这种情况可以用螺旋线很好的表示并加以模拟。再比如说,在一些渲染算法中会用到的漫反射灯光其实也可以视作为一个点光源和一个带间距的螺旋线的组合,从而可以方便的予以实现。 所以说啊,程序员是需要具备一些数学基础能力的,至少对于常用的数学工具要熟悉,这样才能更好的运用各种算法,而像螺旋线这样常见而又实用的几何对象,更是应该熟练掌握。

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