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4.6 KiB
C++
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#pragma once
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#include "vde/core/point.h"
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#include "vde/curves/nurbs_surface.h"
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#include "vde/curves/nurbs_curve.h"
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#include <vector>
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#include <optional>
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namespace vde::curves {
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using core::Point3D;
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using core::Vector3D;
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// ============================================================================
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// Sweep — 扫描曲面
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// ============================================================================
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/**
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* @brief 扫描类型枚举
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*/
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enum class SweepType : int {
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Explicit = 0, ///< 显式扫描：profile 沿 path 平移+旋转（Frenet 标架），无扭转控制
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Spine = 1, ///< 脊线扫描：用脊线控制扭转，修正 Frenet 标架
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TwoGuides = 2 ///< 双引导线扫描：两条引导线控制 profile 沿路径的缩放
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};
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/**
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* @brief 扫描选项
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*
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* 控制扫描行为：类型，以及引导线（用于 Spine / TwoGuides）。
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* 对于 Explicit，guide1/guide2/spine 均忽略；对于 Spine，需提供 spine；对于 TwoGuides，需提供 guide1 和 guide2。
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*/
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struct SweepOption {
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SweepType type = SweepType::Explicit;
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/// 脊线（用于 Spine 模式），控制扭转分布
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std::optional<NurbsCurve> spine;
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/// 第一引导线（用于 TwoGuides 模式）
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std::optional<NurbsCurve> guide1;
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/// 第二引导线（用于 TwoGuides 模式）
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std::optional<NurbsCurve> guide2;
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/// 沿路径的采样点数（默认 32）。越大越精确但曲面越重。
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int samples = 32;
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};
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/**
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* @brief 扫描曲面
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*
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* 将 profile 曲线沿 path 曲线扫描，生成 NURBS 曲面。
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*
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* @param profile 截面曲线（NURBS）
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* @param path 路径曲线（NURBS）
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* @param option 扫描选项（类型、引导线、采样数）
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* @return 扫描 NURBS 曲面
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*
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* 三种模式：
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* - Explicit：Frenet 标架沿路径对齐，profile 仅平移+旋转
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* - Spine：使用独立脊线控制法向，消除 Frenet 标架在曲率零点处的翻转
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* - TwoGuides：guide1 和 guide2 与 profile 两端对齐，线性缩放 profile 沿路径变化
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*
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* @ingroup curves
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*/
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[[nodiscard]] NurbsSurface sweep_surface(
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const NurbsCurve& profile,
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const NurbsCurve& path,
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const SweepOption& option = {});
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// ============================================================================
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// Loft — 放样曲面
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// ============================================================================
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/**
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* @brief 放样约束
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*
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* 控制首尾截面处的切线方向。
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*/
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struct LoftConstraint {
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/// 起始截面切线方向（nullable）。曲面在 v=0 处的 ∂S/∂v 方向。
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std::optional<Vector3D> start_tangent;
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/// 终止截面切线方向（nullable）。曲面在 v=1 处的 ∂S/∂v 方向。
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std::optional<Vector3D> end_tangent;
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};
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/**
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* @brief 放样曲面
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*
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* 将 N 条截面曲线插值成一张光滑曲面（B 样条插值，v 向）。
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*
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* @param sections 截面曲线列表（至少 2 条）
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* @param guides 引导线（可选）。每条引导线约束一个截面位置的分布；为空则截面均匀分布。
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* @param constraints 切线约束（可选）。控制首尾截面处的曲面切线方向。
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* @return 放样 NURBS 曲面
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*
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* 算法步骤：
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* 1. 升阶+节点精化使所有截面控制点数一致
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* 2. v 向 B 样条插值：每个 u 向控制点列沿 v 向插值
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* 3. 若提供引导线，将截面沿引导线方向映射分布
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* 4. 若提供切线约束，添加首尾导数条件
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*
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* @ingroup curves
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*/
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[[nodiscard]] NurbsSurface loft_surface(
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const std::vector<NurbsCurve>& sections,
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const std::vector<NurbsCurve>& guides = {},
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const LoftConstraint& constraints = {});
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// ============================================================================
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// Net — 网格曲面
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* @brief 网格曲面（双向曲线网格 → 张量积 NURBS）
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*
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* 由 u 向和 v 向两组 NURBS 曲线构成网格曲面。
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* 自动对齐交叉点、构建兼容的节点向量，生成张量积 NURBS 表示。
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* @param u_curves u 向曲线组（≥ 2 条）
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* @param v_curves v 向曲线组（≥ 2 条），允许与 u_curves 数量不等
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* @return 网格 NURBS 曲面
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* 算法步骤：
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* 1. 计算所有 (u-curve, v-curve) 交叉点参数 (u_i, v_j)
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* 2. 按平均参数对齐 u/v 向节点向量
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* 3. 构建兼容控制点网格（每个交叉点为控制点）
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* 4. 输出张量积 NURBS 曲面
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*
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* @ingroup curves
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*/
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[[nodiscard]] NurbsSurface net_surface(
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const std::vector<NurbsCurve>& u_curves,
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const std::vector<NurbsCurve>& v_curves);
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} // namespace vde::curves
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