什么是贝塞尔线段?(What is a Bezier Segment?)

使用参数方程表示的贝塞尔线段是计算机绘图中常用的绘制平滑基线的方法。  Zemax零件设计使用三阶贝塞尔线段,这意味着它共有4个控制点,包含曲线的起点终点以及多边形上的2个点(也称为切点),该多边形用于控制曲线的形状。  下图中的P1和P2为这段曲线的切点。


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d0/Bezier_curve.svg/300px-Bezier_curve.svg.png

一条贝塞尔线段由四个点控制。  P1和P2用于控制线段在每个端点处的方向。 

三阶贝塞尔线段的方程为:

其中 [x,y]是参数为t = 0到t = 1所表式线段上的点。  P0是线段的"起始"点,P1 是线段的"起始切点", P2 是线段的"结束切点",P3是线段的"结束点"。

本手册中将经常使用"连续"来形容两个线段的交点。  当两条相邻的线段是"连续的"或"平滑的",则两条线段之间的交点处的曲线至少存在一阶参数连续性(C1连续)。然而,平滑曲线不是必需拥有二阶参数连续性(C2连续),因为一阶导数和二阶导数是一样的。为了直观的说明这一点,请参考下图:



一条C0连续曲线。  也就是说,这些点是连接的,但是缺少一阶或二阶连续性

C2或C1连续曲线可以轻松的实现贝塞尔线段、线段或弧线段之间的连接。  下图中,两个贝塞尔线段连接形成一条C2连续曲线。  



一条C2连续曲线。  在C1和C2连续曲线中,前一段曲线的末端切点,前一段/下一段的结束/起始点和下一段的起始切线都是共线的。  在一条一阶连续的曲线中,前段曲线的末端切点到交点的距离和后段曲线的起点切点到焦点的距离有可能是不一样的,  但他们是同向。

本手册和帮助文件会经常详细说明各个分段的起始和末端切点的操作。  在ZPD中,曲线段起始点切点和起始点形成的直线段用虚线表示,结束点切点和结束点形成的线段亦是如此。  每条贝塞尔线段都拥有一个起始和结束点的切点以及与之联系在一起的起始和结束控制点。  我们将起始切点或结束切点与起始点或结束点之间形成的线段称为起始切向量或结束切向量。 

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