diff --git a/docs/.vuepress/public/js/bezier_app.js b/docs/.vuepress/public/js/bezier_app.js index 75a3d99..b21cde1 100644 --- a/docs/.vuepress/public/js/bezier_app.js +++ b/docs/.vuepress/public/js/bezier_app.js @@ -1,8 +1,8 @@ class QuadBezierLine { - constructor(_p0, _p1, _p2, _step, _uniformSpeed) { + constructor(_p0, _p1, _p2, _step, _uniformSpeedMode) { this.step=_step; this.points=[]; - this.uniformSpeed=_uniformSpeed; + this.uniformSpeedMode=_uniformSpeedMode; this.updatePoints(_p0, _p1, _p2); } @@ -25,16 +25,16 @@ class QuadBezierLine { return (temp5 + temp6) / (8 * Math.pow(this.A, 1.5)); } - //X(n+1) = Xn - F(Xn)/F'(Xn) - invertLength(t, len) { - let t1 = t, t2; + //u'=u-(Length(u)-len)/Speed(u) + invertLength(u0, len) { + let u1 = u0, u2; do { - t2 = t1 - (this.length(t1) - len) / this.speed(t1); - if (Math.abs(t1 - t2) < 0.000001) + u2 = u1 - (this.length(u1) - len) / this.speed(u1); + if (Math.abs(u1 - u2) < 0.000001) break; - t1 = t2; + u1 = u2; } while (true); - return t2; + return u2; } updatePoints(_p0, _p1, _p2) { @@ -57,8 +57,7 @@ class QuadBezierLine { for (let index = 1; index < this.step; index++) { let t = index / this.step; - if(this.uniformSpeed) { - //根据 L 函数的反函数,求得 l 对应的 t 值 + if(this.uniformSpeedMode) { t = this.invertLength(t, totalLength*t); } diff --git a/docs/blog/2025/03/BezierLine.md b/docs/blog/2025/03/BezierLine.md index a77c21c..afe75a5 100644 --- a/docs/blog/2025/03/BezierLine.md +++ b/docs/blog/2025/03/BezierLine.md @@ -4,9 +4,9 @@ tags: 程序 算法 --- # 匀速贝塞尔曲线运动的实现 -二次贝塞尔曲线通常以如下方式构建,给定二维平面上的固定点$P_0$, $P_1$, $P_2$,用$B(t)$表示该条曲线  +贝塞尔曲线([Bézier curve](https://en.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9zier_curve))是一种常用的曲线,以最简单的二次贝塞尔曲线为例,通常以如下方式构建,给定二维平面上的固定点$P_0$, $P_1$, $P_2$,用$B(t)$表示该条曲线  $$ -\boldsymbol{B}(t)=(1-t)^2 \boldsymbol{P_0}+2t(1-t) \boldsymbol{P_1}+t^2 \boldsymbol{P_2} +\boldsymbol{B}(t)=(1-t)^2 \boldsymbol{P_0}+2t(1-t) \boldsymbol{P_1}+t^2 \boldsymbol{P_2}, t\in[0, 1] $$ 用一个动画来演示,可以更加清楚的表明这条曲线的构建过程 @@ -17,7 +17,7 @@ $$ 可以看出中间的点较为密集,而两边则较为稀疏。 -如何想要得到匀速的贝塞尔曲线运动呢?比如我们在某款游戏中设计了一条贝塞尔曲线的路径,如何实现玩家匀速在这条路径上运动呢?​  +如何得到匀速的贝塞尔曲线运动呢?比如我们在某款游戏中设计了一条贝塞尔曲线的路径,如何实现NPC匀速在这条路径上运动?​  首先需要求得$B(t)$相对于$t$的速度公式$s(t)$ $$ s(t)=\sqrt{B_{x}^{'}(t)^2+B_{y}^{'}(t)^2} @@ -44,21 +44,23 @@ L(t)&=\int_0^t\sqrt{Ax^2+Bx+C}dx\\ &\quad+(B^2-4AC)\left[ln(B+2\sqrt{AC})-ln\left(B+2At+2\sqrt{A}\sqrt{At^2+Bt+C}\right)\right]\biggr) \end{aligned} $$ -特别当$t=1.0$时,$L(1.0)$就是这条曲线的总长度。 -设$t'$是能够使$L$实现匀速运动的自变量,那么此时曲线长度应该满足线性增长,也就是 +特别当$t=1.0$时,$L(1.0)$就是这条曲线的总长度。 +设$u$是能够使$L(u)$实现匀速运动的自变量,那么此时曲线长度应该满足随着时间$t$线性增长,也就是 $$ -L(t')=L(1.0)t\tag{1} +L(u)=L(1.0)t\tag{1} $$ -也就是$t'=L^{-1}(L(1.0)t)$,由于$L(t)$函数非常复杂,直接求其逆函数的解析解几乎不可能,还好我们知道它的导数为$s(t)$,在实际使用中,可以使用[牛顿切线法](https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_method)获得$t'$的数值解。 -设$L_t=L(1.0)t$,视$t'$为未知数,根据公式1有以下方程 +也就是$u=L^{-1}(L(1.0)t)$,由于$L(t)$函数非常复杂,直接求其逆函数的解析解几乎不可能,还好我们知道它的导数为$s(t)$,在实际使用中,可以使用[牛顿切线法](https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_method)获得$u$的数值解。 +视$u$为未知数,根据公式1有以下方程 $$ -L(t')-L_t=0 +F(u)=L(u)-L(1.0)t=0 $$ -根据牛顿切线法,求解的迭代公式为: +根据牛顿切线法,求解$u$的迭代公式为: $$ -t'_{n+1}=t'_n-\frac{L(t'_n)-L_t}{s(t'_n)} +\begin{aligned} +u_{n+1}&=u_n-\frac{F(u_n)}{F'(u_n)}\\&=u_n-\frac{L(u_n)-L(1.0)t}{s(u_n)} +\end{aligned} $$ -由于$t$和$t'$相差不大,可以设$t_0=t$来开始求解,以下是修正后的匀速贝塞尔曲线 +由于$t$和$u$相差不大,可以设$u_0=t$来开始求解,以下是修正后的匀速贝塞尔曲线