Bezier Curve Coding – Drawing Graphs and Implementing Bezier Curves in C++

0. Setting Up the C++ Development Environment

1. Bezier Curve Code

c++

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cmath>
#include <iomanip>
#include <vector>

// 2차 베지어 곡선 함수
// B(t) = (1 - t)^2 * P0 + 2(1 - t)t * P1 + t^2 * P2
double bezier(double t, double P0, double P1, double P2) {
    return (1 - t) * (1 - t) * P0 + 2 * (1 - t) * t * P1 + t * t * P2;
}

int main() {
    std::ofstream file("traj_bezier.txt"); // 파일 생성
    if (!file.is_open()) {
        std::cerr << "파일을 열 수 없습니다!" << std::endl;
        return 1;
    }
    
    double control_time = 0.004; // 4ms
    double total_time = 0.8; // 0.8초
    int steps = static_cast<int>(total_time / control_time); // 총 스텝 수
    
    double transition_time = 0.4; // 전환 시간 (0.4초)
    int transition_step = static_cast<int>(transition_time / control_time);
    
    // Control points 정의
    double P0_x = transition_time;
    double P0_y = std::sin(transition_time);
    double P1_x = 0.5;
    double P1_y = 2.5;
    double P2_x = total_time;
    double P2_y = 3.0;
    
    file << std::fixed << std::setprecision(6); // 소수점 6자리까지 출력
    
    for (int i = 0; i <= steps; ++i) {
        double t = i * control_time;
        double x_value, y_value;
        
        if (i < transition_step) {
            x_value = t; // 기존 궤적의 x 값
            y_value = std::sin(t); // 기존 궤적의 y 값
        } else {
            double bezier_t = (t - transition_time) / (total_time - transition_time);
            x_value = bezier(bezier_t, P0_x, P1_x, P2_x); // t 값도 베지어 곡선을 따라 이동
            y_value = bezier(bezier_t, P0_y, P1_y, P2_y); // 기존의 y 값과 동일하게 적용
        }
        
        file << x_value << " " << y_value << "\n";
    }
    
    // Control points 추가
    file << "\n# Control Points\n";
    file << P0_x << " " << P0_y << "\n";
    file << P1_x << " " << P1_y << "\n";
    file << P2_x << " " << P2_y << "\n";
    
    file.close();
    std::cout << "traj_bezier.txt 파일 생성 완료" << std::endl;
    return 0;
}

2. Setting Plot Environment using python

import matplotlib.pyplot as plt

# txt 파일 읽기
t_values = []
x_values = []
control_t = []
control_x = []

with open("traj_bezier.txt", "r") as file:
    control_section = False
    for line in file:
        if line.strip() == "# Control Points":
            control_section = True
            continue
        
        try:
            t, x = map(float, line.split())
            if control_section:
                control_t.append(t)
                control_x.append(x)
            else:
                t_values.append(t)
                x_values.append(x)
        except ValueError:
            continue  # 빈 줄이나 잘못된 줄 무시

# 그래프 그리기
plt.figure(figsize=(8, 5))
plt.plot(t_values, x_values, label="x trajectory", color="b")
plt.scatter(control_t, control_x, color="r", label="Control Points", zorder=3, s=100)
plt.xlabel("Time (t)")
plt.ylabel("X coordinate")
plt.title("Time vs X coordinate")
plt.legend()
plt.grid(True)

# 그래프 출력
plt.show()