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三个控制点如何生成一条二次曲线:九次二级插值的曲线采样·案例17

2026-11-02

想让镜头或标记沿一条平滑弯线移动,可以先在两个相邻控制点之间取位置,再在这两个中间位置之间取位置。中间控制点影响弯曲方向,却通常不是曲线必经的位置。

以下是一组可按记录复查的虚构游戏例子。它先固定输入、单位和执行顺序,再展示每一步结果。读者可以用纸笔挑出几步核对,不需要依赖具体游戏的后台数据。

明确规则与输入

三个二维控制点依次为起点、控制点、终点。参数从零到一,先按参数在前两点和后两点分别线性插值,再在所得两点之间按同一参数插值。九个参数等间隔,结果使用精确分数。

起点、控制点、终点依次[[-5, -9], [6, 5], [2, -8]]

完整计算过程

参数0:前两点中间位置['-5', '-9'],后两点中间位置['6', '5'],再次插值得曲线位置['-5', '-9']。原三点权重['1', '0', '0']。

参数1/8:前两点中间位置['-29/8', '-29/4'],后两点中间位置['11/2', '27/8'],再次插值得曲线位置['-159/64', '-379/64']。原三点权重['49/64', '7/32', '1/64']。

参数1/4:前两点中间位置['-9/4', '-11/2'],后两点中间位置['5', '7/4'],再次插值得曲线位置['-7/16', '-59/16']。原三点权重['9/16', '3/8', '1/16']。

参数3/8:前两点中间位置['-7/8', '-15/4'],后两点中间位置['9/2', '1/8'],再次插值得曲线位置['73/64', '-147/64']。原三点权重['25/64', '15/32', '9/64']。

参数1/2:前两点中间位置['1/2', '-2'],后两点中间位置['4', '-3/2'],再次插值得曲线位置['9/4', '-7/4']。原三点权重['1/4', '1/2', '1/4']。

参数5/8:前两点中间位置['15/8', '-1/4'],后两点中间位置['7/2', '-25/8'],再次插值得曲线位置['185/64', '-131/64']。原三点权重['9/64', '15/32', '25/64']。

参数3/4:前两点中间位置['13/4', '3/2'],后两点中间位置['3', '-19/4'],再次插值得曲线位置['49/16', '-51/16']。原三点权重['1/16', '3/8', '9/16']。

参数7/8:前两点中间位置['37/8', '13/4'],后两点中间位置['5/2', '-51/8'],再次插值得曲线位置['177/64', '-331/64']。原三点权重['1/64', '7/32', '49/64']。

参数1:前两点中间位置['6', '5'],后两点中间位置['2', '-8'],再次插值得曲线位置['2', '-8']。原三点权重['0', '0', '1']。

九个样本从[-5, -9]到[2, -8],控制点[6, 5]用于改变形状,不被强制列作中间必经点。

独立核对与边界

展开两次插值,三个原始点的权重分别为(一减参数)整体的平方、二乘参数乘一减参数、参数的平方。权重和为一,端点参数应准确回到起点和终点;逐轴比较两种算法。

参数等间隔不等于沿弧长等距离,因此用匀速推进参数未必产生恒定移动速度。这里不计算弧长或碰撞,也不直接承诺任何游戏相机的运动手感。控制点位置和实际采样点要分开看。

练习时只改变一个条件,先判断哪些中间步骤应当受影响,再重新计算。要把空状态、数值零和未能确定的结果分开。边界约定不同可能产生不同答案,复查的目标是确认输入、过程与规则一致,而不是只追求最后一个数字看起来相同。