如何获取rgl::cylinder3d网格顶点对应的pts索引以按t_着色？

要实现根据函数l中t_的值为cylinder3d生成的网格顶点分配颜色，核心是先找到每个网格顶点对应的原始pts数组的索引，再根据索引关联t_值映射颜色。具体步骤如下：

1. 理解cylinder3d的顶点结构 #

cylinder3d沿输入的pts路径生成网格：

• 每个pts中的点对应sides个环绕顶点
• 当closed=TRUE时，会重复pts的第一个点的sides个顶点以闭合曲线
• 最终顶点总数为(nrow(pts) + 1) * sides（闭合时多一组起始点的顶点）

2. 生成顶点对应的pts索引 #

根据顶点排列规律，直接生成每个顶点对应的pts行索引：

n_pts <- nrow(pts)
sides <- 30L
# 前n_pts组对应pts[1]到pts[n_pts]，最后一组重复pts[1]以闭合
vertex_indices <- rep(c(1:n_pts, 1), each = sides)

3. 根据t_值映射颜色 #

利用vertex_indices关联函数l中的t_向量，将t_值转换为颜色：

# 获取函数l中的t_向量（可修改函数直接返回，避免重复计算）
g <- gcd(3, 2)
t_ <- seq(0, 2*pi/g, length.out = 400L)

# 将t_归一化到[0,1]区间，用于颜色映射
t_norm <- t_ / max(t_)
# 用HSV颜色空间，根据t_值变化色相生成颜色
vertex_colors <- hsv(t_norm[vertex_indices], s = 1, v = 1)

4. 完整绘图代码 #

修改函数l使其同时返回pts和t_，再应用颜色绘制：

library(rgl)
library(primes)

l <- function(m1, m2, alpha = 0) {
  g <- gcd(m1, m2)
  t_ <- seq(0, 2*pi/g, length.out = 400L)
  list(
    pts = cbind(
      sin(m2 * t_) * cos(m1 * t_ - alpha * pi),
      sin(m2 * t_) * sin(m1 * t_ - alpha * pi),
      cos(m2 * t_)
    ),
    t = t_
  )
}

# 获取路径点和t_向量
result <- l(3, 2)
pts <- result$pts
t_ <- result$t

# 生成网格
mesh <- addNormals(cylinder3d(
  pts, radius = 0.1, closed = TRUE, sides = 30L
))

# 生成顶点索引和对应颜色
sides <- 30L
vertex_indices <- rep(c(1:nrow(pts), 1), each = sides)
t_norm <- t_ / max(t_)
vertex_colors <- hsv(t_norm[vertex_indices], s = 1, v = 1)

# 绘制带颜色的网格
shade3d(mesh, color = vertex_colors)

关键说明 #

• 修改函数l同时返回pts和t_，避免重复计算，方便后续关联颜色
• vertex_indices确保每个网格顶点与原始路径点一一对应，颜色完全匹配t_值的变化
• 颜色映射可按需调整，比如改用rainbow(n_pts)[vertex_indices]或其他调色板

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Stéphane Laurent