一阶贝塞尔曲线(包含两个控制点)

假设控制点为P0P_0P0P1P_1P1,曲线方程为:
B(t)=(1−t)P0+tP1=P0+(P1−P0)t \begin{aligned} B(t)&=(1-t)P_0+tP_1\\ &=P_0+(P_1-P_0)t \end{aligned} B(t)=(1t)P0+tP1=P0+(P1P0)t
其中t∈[0,1]t \in [0,1]t[0,1]
这个方程可以理解为,从P0P_0P0出发,朝着P1P_1P1的方向前进∣∣P1−P0∣∣t||P_1-P_0||tP1P0t的距离,从而得到了点B(t)B(t)B(t)的位置。
另外,之所以是一阶贝塞尔曲线是因为方程是关于ttt的一阶多项式。

二阶贝塞尔曲线(包含三个控制点)

设控制点为P0P_0P0P1P_1P1P2P_2P2,曲线方程为:
B(t)=(1−t)2P0+2t(t−1)P1+t2P2=(1−t)[(1−t)P0+tP1]+t[(1−t)P1+tP2]=(1−t)[P0+(P1−P0)t]+t[P1+(P2−P1)t]=[P0+(P1−P0)t]+[[P1+(P2−P1)t]−[P0+(P1−P0)t]]t=A(t)+[C(t)−A(t)]t \begin{aligned} B(t)&=(1-t)^2P_0+2t(t-1)P_1+t^2P_2\\ &=(1-t)[(1-t)P_0+tP_1]+t[(1-t)P_1+tP_2]\\ &=(1-t)[P_0+(P_1-P_0)t]+t[P_1+(P_2-P_1)t]\\ &=[P_0+(P_1-P_0)t]+[[P_1+(P_2-P_1)t]-[P_0+(P_1-P_0)t]]t\\ &=A(t)+[C(t)-A(t)]t \end{aligned} B(t)=(1t)2P0+2t(t1)P1+t2P2=(1t)[(1t)P0+tP1]+t[(1t)P1+tP2]=(1t)[P0+(P1P0)t]+t[P1+(P2P1)t]=[P0+(P1P0)t]+[[P1+(P2P1)t][P0+(P1P0)t]]t=A(t)+[C(t)A(t)]t
其中t∈[0,1]t \in [0,1]t[0,1],A(t)=[P0+(P1−P0)t],C(t)=[P1+(P2−P1)t]A(t)=[P_0+(P_1-P_0)t],C(t)=[P_1+(P_2-P_1)t]A(t)=[P0+(P1P0)t],C(t)=[P1+(P2P1)t]

以上方程可以理解为,从AAA点出发,朝CCC点运动∣∣C−A∣∣t||C-A||tCAt的距离,最终得到BBB的位置。
另外,AAA点的位置又是,从P0P_0P0出发,朝着P1P_1P1的方向前进∣∣P1−P0∣∣t||P_1-P_0||tP1P0t的距离获得的。CCC点的位置也是类似。

三阶贝塞尔曲线(包含四个控制点)

设控制点为P0P_0P0P1P_1P1P2P_2P2P4P_4P4,曲线方程为:
B(t)=(1−t)3P0+3t(t−1)2P1+3t2(1−t)P2+t3P3 \begin{aligned} B(t)&=(1-t)^3P_0+3t(t-1)^2P_1+3t^2(1-t)P_2+t^3P_3\\ \end{aligned} B(t)=(1t)3P0+3t(t1)2P1+3t2(1t)P2+t3P3
下图展示了三阶贝塞尔曲线的绘制过程:
在这里插入图片描述
根据四个控制点,先确定A1,A2,A3A_1,A_2,A_3A1,A2,A3的位置,而后再确定C1,C2C_1,C_2C1,C2的位置,最后再根据C1,C2C_1,C_2C1,C2确定BBB的位置。

说明

1、贝塞尔曲线在ttt处的切线方向为:∂B∂t\frac{\partial B}{\partial t}tB

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