将变形立方体变成球体

Question

我创建了一个小球体模型的立方体,作为点.点有坐标:

{0 <= x <= 9,0 <= y <= -9,0 <= z <= -9}

立方体的内部是空的,因此点仅存在于立方体的表面上.空白区域表示为(100,100,100)处的点,当我执行绘制循环时,我忽略了与它们匹配的点,这就是为什么在我下面发布的代码中将把它作为做某些事情的条件或不做.

目标是获取立方体的点,并将变换应用于它们以将它们映射到球体上.

这是为立方体位置创建数组然后为球体位置创建数组的代码:

// initialize cube array
points = new Matrix[10, 10, 10];

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    for (int j = 0; j < 10; j++)
    {
        for (int k = 0; k < 10; k++)
        {
            points[i, j, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(100, 100, 100));
        }
    }
}

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    for (int j = 0; j < 10; j++)
    {
        points[i, j, 0] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(i, -j, 0));
        points[i, j, 9] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(i, -j, -9));
    }
}

for (int j = 0; j < 10; j++)
{
    for (int k = 0; k < 10; k++)
    {
        points[0, j, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(0, -j, -k));
        points[9, j, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(9, -j, -k));
    }
}

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    for (int k = 0; k < 10; k++)
    {
        points[i, 0, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(i, 0, -k));
        points[i, 9, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(i, -9, -k));
    }
}
// end cube array initialization

// create sphere array
double d;
double theta;
double phi;
double r = 10;

spherePoints = new Matrix[10, 10, 10];
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    for (int j = 0; j < 10; j++)
    {
        for (int k = 0; k < 10; k++)
        {
            if (points[i, j, k] != Matrix.CreateTranslation(new Vector3(100, 100, 100)))
            {
                d = Math.Sqrt(Math.Pow(i, 2) + Math.Pow(-j, 2) + Math.Pow(-k, 2));
                theta = Math.Acos(-k / d);
                phi = Math.Atan2(-j, i);

                spherePoints[i, j, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3((float)(r * Math.Sin(theta) * Math.Cos(phi)),
                                                                            (float)(r * Math.Sin(theta) * Math.Sin(phi)),
                                                                            (float)(r * Math.Cos(theta))));
            }
            else
                spherePoints[i, j, k] = Matrix.CreateTranslation(new Vector3(100, 100, 100));
        }
    }
}
// end creation of sphere array

立方体:

不是球......

据我所知,我完全遵循了公式,但它似乎只生成了一个球体的八分之一.边缘似乎也有奇怪的分组.

Answer 1

问题是您只在一个“象限”（或者“八分圆”更合适）中绘制立方体，因此您只得到球体的 1/8。

不要让立方体从 [0,9]、[-9,0]、[-9,0] 移动，而是将其聚焦在原点上。

一旦你的立方体从 [-5,5]、[-5, 5]、[-5,5] 变化，你的球面计算就会很好。

只是为了让大家对这个问题有更多的了解：

• 考虑到 d 始终为正且 z 始终为负，当您计算 Acos(z/d) 时，您的答案将位于多少个象限？
• 考虑到 y 始终为负且 x 始终为负，当您评估 Atan(y, x) 时，您的答案将位于多少个象限？

在 8 种可能的象限组合中，您只填充了一种。