SketchUp留头留尾的边线简化

Apiglio

共 2812字，需浏览 6分钟

· 2021-12-31

SketchUp 模型中，越多的顶点数意味着占用更大的空间资源和更慢的程序处理时间。因此，在保证形态特征的前提下，对边线进行简化非常有意义。例如以下这种情况：

一般在导入其他格式模型后，很可能出现一段边线由多条不平行的线段组成的情况。而从认知的角度，它就是两点之间的连线而已，因此可以对此进行边线的简化。

期望的功能是：在选中这些边线后，运行一段 ruby 代码即可以在不破坏两侧的面图元结构的前提下“截弯取直”，创建新的直线段。效果见以下视频：

一、实现原理

整个功能的原理其实很好理解，选中一系列的边线，从中挑选出首尾相连的部分，然后将这些边线删除，然后从起点和终点创建一条新的边线。不过，具体实现起来还会有一些细节问题。

首先是，为了简化新建边线可能带来的情况，应当对边线采取两两简化的方法。这样可以将简化前后的情况用一个三角形表示，以便考虑各种特殊情况。

特殊情况包括两个边线没有共同端点、两个边线平行（包括重合）和两个边线不同时构成同一组平面。这三种情况都会影响简化效果。所以首先创建一个方法 simplify_edge( e1, e2) 用来执行给定两个边线的简化，使得执行后 e1 和 e2 都被删除，而新生成 n_line。

在这个过程中，只要先创建新的 n_line，再删除 e1 和 e2，那么原先边线所构成的平面就会首先被新边线切分，删除原先的边线也能够正好合并边线两侧的平面。

另外还要单独排除原边线平行的情况，这是因为在这种条件下，新边线没有切分旧平面，删除旧边线时就会删除本应该保留的平面。

在有了 simplify_edge( e1, e2) 方法以后，就需要对同时选中好几个边线的情况进行考虑。本例中通过创建一个 find_pair 方法枚举给定数组中符合块参数的元素对，从而通过每次从选中的边线中选出可以用 simplify_edge 方法简化的边线对。执行完成后将新的边线结果加入数组中并排除简化完成的两个边线，直到数组中只有一个边线或找不到合适的边线对。

二、代码实现

以下是代码的实现方法，所有功能封装在 EdgeCombine 模块中，使用时只需要在选择边线之后在命令行调用以下代码：

EdgeCombine.simplify_edges(Sketchup.active_model.selection.to_a)

完整的代码实现如下：

module EdgeCombine  #删除两个边线之前先创建一条新的边线以保证平面不被删除    def self.simplify_edge(e1,e2,do_not_update_operation=false)    #首先排除集中不适用的情况，    #如果出现这些情况则不执行合并，并且报错：        raise ArgumentError.new("e1 is not a Edge") unless e1.is_a?(Sketchup::Edge)    raise ArgumentError.new("e2 is not a Edge") unless e2.is_a?(Sketchup::Edge)    #判断两个边线参数是否都是Edge类        raise ArgumentError.new("Edges should have the same parent.") unless e1.parent==e2.parent    #排除两个边线不在同一个层次中的情况        verts=e1.vertices+e2.vertices    verts.uniq!    raise ArgumentError.new("Two Edges should share (just) one vertex.") unless verts.length==3    #判断边线是否仅共享一个端点        #判断边线与新边线构成的三角形是否符合要求：    faces=(e1.faces&e2.faces).sort_by(&:persistent_id)    no_face=(e1.faces+e2.faces).uniq.sort_by(&:persistent_id)    raise ArgumentError.new("Two Edges should share exactly the same faces.") unless faces==no_face    #排除边线所连接的平面不相同的情况    unless faces.empty? then      normals=faces.map{|f|f.normal.to_a}.uniq      case normals.length        when 1 then nil        when 2 then raise ArgumentError.new("Two Edges should share parallel faces.") unless Geom::Vector3d.new(normals[0]).parallel?(normals[1])        else raise ArgumentError.new("Two Edges should share at most two faces.")      end      #排除边线所连平面不平行的情况    end    raise ArgumentError.new("Two Edges should not be parallell.") if e1.line[1].parallel?(e2.line[1])    #排除两条边线平行的情况        Sketchup.active_model.start_operation("simplify_edge",true) unless do_not_update_operation    #开始一个可撤销操作        shared=e1.vertices&e2.vertices    verts-=shared    #排除公共顶点的点集就是起讫点    parent=e1.parent    n_line=parent.entities.add_line(verts.map(&:position))    #创建新的边线    parent.entities.add_face(e1,e2,n_line) if n_line.faces.length<2    #保险起见单独创建一次平面    e1.erase!    e2.erase!    #清除简化前的边线    Sketchup.active_model.commit_operation unless do_not_update_operation    #提交可撤销操作    return n_line  end    def self.find_pair(enmerable_instance,&block)    list_1=enmerable_instance.to_a    list_2=enmerable_instance.to_a    res=[]    for i in 0..list_1.length-1 do      for j in i+1..list_2.length-1 do        #两两进行对比，块参数执行结果为true的元素对加入到输出的数组中        res<<[list_1[i],list_2[j]] if block.call(list_1[i],list_2[j])      end    end    return res  end  private_class_method :find_pair    def self.simplify_edges(arr=nil)    arr=Sketchup.active_model.selection.to_a if arr.nil?    #无参数时使用当前选区作为参数    raise ArgumentError.new("parameter is not an Array") unless arr.is_a?(Array)    #排除参数不是数组的情况    Sketchup.active_model.start_operation("simplify_edges",true)    #开始一个可撤销操作    tmp_list=arr.to_a    tmp_list.select!{|i|i.is_a?(Sketchup::Edge)}    #排除数组中的非边线图元    while arr.length>1 do      found_edges=find_pair(tmp_list){|i,j|i.vertices&j.vertices!=[]}      break if found_edges.empty?      #如果找不到有效配对就退出循环      index=0      begin        nl=simplify_edge(found_edges[index][0],found_edges[index][1],true)        #尝试对有效配对的边线进行简化      rescue        index+=1        return(nil) if index>=found_edges.length        #如果简化失败且没有更多配对情况就退出        retry        #如果有备用配对则重新尝试下一对边线      end      tmp_list-=found_edges[index]      #在数组参数中排除简化并删除的边线      tmp_list.unshift(nl)      #在数组参数开头追加新的边线      #追加在开头而不是尾部是因为简化后的边线大概率能够继续简化，      #这样可以使retry的情况少一些，提高一点点运行效率。    end    Sketchup.active_model.commit_operation    #提交修改操作  end    end