VisPy项目中的贝塞尔曲线可视化教程-优快云博客

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VisPy项目中的贝塞尔曲线可视化教程

vispy Main repository for Vispy 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/vi/vispy

前言

在计算机图形学中，贝塞尔曲线是一种非常重要的参数化曲线，广泛应用于矢量图形设计、动画路径规划等领域。VisPy作为一个高性能的科学可视化库，提供了强大的贝塞尔曲线绘制能力。本文将深入解析VisPy中如何实现贝塞尔曲线的可视化。

贝塞尔曲线基础

贝塞尔曲线是由法国工程师皮埃尔·贝塞尔在1962年提出的，它通过一组控制点来定义平滑曲线。VisPy支持两种常见的贝塞尔曲线：

二次贝塞尔曲线(Quadratic Bezier Curve)：由3个控制点定义
三次贝塞尔曲线(Cubic Bezier Curve)：由4个控制点定义

VisPy实现解析

1. 创建Canvas画布

VisPy中的可视化都是在Canvas画布上进行的。首先我们需要创建一个Canvas实例：

class Canvas(app.Canvas):
    def __init__(self):
        app.Canvas.__init__(self, title='Bezier lines example',
                            keys='interactive', size=(400, 750))

这里创建了一个400x750像素的画布，并设置了标题和交互式键盘控制。

2. 定义贝塞尔曲线

VisPy提供了vispy.geometry.curves模块来创建贝塞尔曲线：

# 三次贝塞尔曲线
curves.curve4_bezier(
    (10, 0),    # 起点
    (50, -190), # 控制点1
    (350, 190), # 控制点2
    (390, 0)    # 终点
)

# 二次贝塞尔曲线
curves.curve3_bezier(
    (10, 0),    # 起点
    (30, 200),  # 控制点
    (390, 0)    # 终点
)

3. 创建LineVisual可视化对象

将曲线数据传递给LineVisual来创建可视化对象：

visuals.LineVisual(curve_data, color='w', width=2, method='agg')

参数说明：

color: 线条颜色
width: 线条宽度
method: 渲染方法，'agg'表示使用抗锯齿渲染

4. 布局调整

使用STTransform对曲线进行平移变换，使它们垂直排列：

for i, line in enumerate(self.lines):
    x = 0
    y = 200 * (i + 1)
    line.transform = STTransform(translate=[x, y])

5. 添加文本说明

为每条曲线添加说明文字：

visuals.TextVisual('Third order curve', bold=True, color='w',
                   font_size=14, pos=(200, 75))

6. 渲染与交互

实现on_draw和on_resize方法来处理渲染和窗口大小变化：

def on_draw(self, event):
    gloo.clear('black')  # 清空画布为黑色背景
    gloo.set_viewport(0, 0, *self.physical_size)
    for visual in self.visuals:
        visual.draw()  # 绘制所有可视化对象

def on_resize(self, event):
    vp = (0, 0, self.physical_size[0], self.physical_size[1])
    self.context.set_viewport(*vp)
    for visual in self.visuals:
        visual.transforms.configure(canvas=self, viewport=vp)