贝塞尔曲线扫盲

相信非常多同学都知道“贝塞尔曲线”这个词，我们在非常多地方都能常常看到。可是，可能并非每位同学都清楚地知道。究竟什么是“贝塞尔曲线”，又是什么特点让它有这么高的知名度。

贝塞尔曲线的数学基础是早在 1912 年就广为人知的伯恩斯坦多项式。但直到 1959 年，当时就职于雪铁龙的法国数学家 Paul de Casteljau 才開始对它进行图形化应用的尝试，并提出了一种数值稳定的 de Casteljau 算法。

然而贝塞尔曲线的得名，却是因为 1962 年还有一位就职于雷诺的法国project师 Pierre Bézier 的广泛宣传。他使用这样的仅仅须要非常少的控制点就行生成复杂平滑曲线的方法，来辅助汽车车体的工业设计。

正是由于控制简便却具有极强的描写叙述能力，贝塞尔曲线在工业设计领域迅速得到了广泛的应用。不仅如此，在计算机图形学领域，尤其是矢量图形学。贝塞尔曲线也占有重要的地位。今天我们最常见的一些矢量画图软件，如 Flash、Illustrator、CorelDraw 等，无一例外都提供了绘制贝塞尔曲线的功能。甚至像 Photoshop 这种位图编辑软件。也把贝塞尔曲线作为仅有的矢量绘制工具（钢笔工具）包括当中。

贝塞尔曲线在 web 开发领域相同占有一席之地。CSS3 新增了 transition-timing-function 属性。它的取值就能够设置为一个三次贝塞尔曲线方程。

在此之前，也有不少 JavaScript 动画库使用贝塞尔曲线来实现美观逼真的缓动效果。

以下我们就通过样例来了解一下怎样用 de Casteljau 算法绘制一条贝塞尔曲线。

在平面内任选 3 个不共线的点。依次用线段连接。

在第一条线段上任选一个点 D。计算该点到线段起点的距离 AD。与该线段总长 AB 的比例。

依据上一步得到的比例。从第二条线段上找出相应的点 E。使得 AD:AB= BE:BC。

连接这两点 DE。

从新的线段 DE 上再次找出同样比例的点 F，使得 DF:DE= AD:AB= BE:BC。

到这里，我们就确定了贝塞尔曲线上的一个点 F。

接下来，请略微回忆一下中学所学的极限知识。让选取的点 D 在第一条线段上从起点 A 移动到终点 B。找出全部的贝塞尔曲线上的点 F。

全部的点找出来之后，我们也得到了这条贝塞尔曲线。

假设你实在想象不出这个过程。没关系，看动画！

回过头来看这条贝塞尔曲线，为了确定曲线上的一个点，须要进行两轮取点的操作。因此我们称得到的贝塞尔曲线为二次曲线（这样记忆非常直观，但曲线的次数事实上是由前面提到的伯恩斯坦多项式决定的）。

当控制点个数为 4 时。情况是如何的？

步骤都是同样的，仅仅只是我们每确定一个贝塞尔曲线上的点，要进行三轮取点操作。

如图，AE:AB= BF:BC= CG:CD= EH:EF= FI:FG= HJ:HI，当中点 J 就是终于得到的贝塞尔曲线上的一个点。

这样我们得到的是一条三次贝塞尔曲线。

看过了二次和三次曲线，更高次的贝塞尔曲线大家应该也知道要怎么画了吧。

那么比二次曲线更简单的一次（线性）贝塞尔曲线存在吗？长什么样？依据前面的介绍，仅仅要稍作思考，想必你也能猜出来了。哈。就是一条直线~

能画曲线也能画直线。是不是非常厉害？要绘制更复杂的曲线。控制点的添加也不过线性的。这一特点使其不光在工业设计领域大展拳脚，就连数学基础不好的人也能够比較easy地掌握，比方大多数平面美术设计师们。

上面介绍的内容并不足以展示贝塞尔曲线的真正威力。推广到三维空间的贝塞尔曲面，以及更进一步的非均匀有理 B 样条（NURBS），早已成为当今计算机辅助设计（CAD）的行业标准。不论是我们寻经常使用到的各种产品，还是在电影院看到的精彩大片。都少不了它们的功劳。

动态绘制贝塞尔曲线的在线演示

------------------------------华丽切割线------------------------------------

接下来，用贝塞尔曲线实现一个战斗中船体的简单移动

local sp = cc.Sprite:create("image/skip.png")
    sp:setPosition(size.width/2, size.height/2)
    self:addChild(sp)
    
    local x, y = sp:getPosition( )
    local offsetX = 300
    local offsetY = 300
    local bezierPoint1 ={
        cc.p( x - offsetX, y ),  --2
        cc.p( x - offsetX, y + offsetY ),  --3
        cc.p( x, y + offsetY )  --4
    }

    local bezierPoint2 ={
        cc.p( x + offsetX , y + offsetY ), --5
        cc.p( x + offsetX, y ), --6
        cc.p( x, y )  --1
    }
    local duration = 2
    local bezierTo1 = cc.BezierTo:create( duration, bezierPoint1 )
    local bezierTo2 = cc.BezierTo:create( duration, bezierPoint2 )
    local action  = cc.Sequence:create(
        bezierTo1,
        bezierTo2
    )
    sp:runAction(cc.RepeatForever:create(action))

那么，精灵大概运动轨迹如上，能够实现一个简单的往复的一个运动。