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25
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[[-6, -7], [2, 6], [-4, 7]]
完整计算过程
参数0:前两点中间位置['-6', '-7'],后两点中间位置['2', '6'],再次插值得曲线位置['-6', '-7']。原三点权重['1', '0', '0']。
参数1/8:前两点中间位置['-5', '-43/8'],后两点中间位置['5/4', '49/8'],再次插值得曲线位置['-135/32', '-63/16']。原三点权重['49/64', '7/32', '1/64']。
参数1/4:前两点中间位置['-4', '-15/4'],后两点中间位置['1/2', '25/4'],再次插值得曲线位置['-23/8', '-5/4']。原三点权重['9/16', '3/8', '1/16']。
参数3/8:前两点中间位置['-3', '-17/8'],后两点中间位置['-1/4', '51/8'],再次插值得曲线位置['-63/32', '17/16']。原三点权重['25/64', '15/32', '9/64']。
参数1/2:前两点中间位置['-2', '-1/2'],后两点中间位置['-1', '13/2'],再次插值得曲线位置['-3/2', '3']。原三点权重['1/4', '1/2', '1/4']。
参数5/8:前两点中间位置['-1', '9/8'],后两点中间位置['-7/4', '53/8'],再次插值得曲线位置['-47/32', '73/16']。原三点权重['9/64', '15/32', '25/64']。
参数3/4:前两点中间位置['0', '11/4'],后两点中间位置['-5/2', '27/4'],再次插值得曲线位置['-15/8', '23/4']。原三点权重['1/16', '3/8', '9/16']。
参数7/8:前两点中间位置['1', '35/8'],后两点中间位置['-13/4', '55/8'],再次插值得曲线位置['-87/32', '105/16']。原三点权重['1/64', '7/32', '49/64']。
参数1:前两点中间位置['2', '6'],后两点中间位置['-4', '7'],再次插值得曲线位置['-4', '7']。原三点权重['0', '0', '1']。
九个样本从[-6, -7]到[-4, 7],控制点[2, 6]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。
