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Bézier-VS-NURBS
osoft · 2026-05-29 · via 博客园 - osoft
1. Bézier 曲线发展时间线
2. 各种曲线包含关系图
3. 曲线要素表
4. 小结
5. 维基百科相关链接

 Bézier-VS-NURBS

关键字: Bézier, Rational Bézier, B-spline, NURBS

1. Bézier 曲线发展时间线

1912年,伯恩斯坦多项式建立,是贝塞尔曲线的数学基础。

1959年,保罗·德·卡斯特里奥(Paul de Casteljau)运用德卡斯特里奥算法,以稳定数值的方法求出贝塞尔曲线。

并率先将其应用于法国汽车制造商雪铁龙的计算机辅助设计。德·卡斯特里奥的方法在法国获得了专利,但直到20世纪80年代才发表。

~1962年,贝塞尔多项式则由法国工程师皮埃尔·贝塞尔(Pierre Bézier )在20世纪60年代广泛宣传,他独立发现了贝塞尔多项式,并将其用于雷诺汽车的车身设计。

~1967年,B-spline B样条曲线稍后提出 (~1967),使用多段低阶曲线复合,解决了贝塞尔曲线全局修改的问题,同时降低了运算量。

~1989年,NURBS曲线最后提出 (~1989之前),定义最复杂,能表达的曲线最灵活。 主要是解决B样条不能画椭圆、正圆和双曲线的问题。

2. 各种曲线包含关系图

.     NURBS 非均匀有理B样条  
  Non-uniform rational basis spline  
  .   B-spline B-样条    
      basis spline    
    .        
      Bézier Rational Bézier  
      贝塞尔 有理贝塞尔曲线  
             
             
            .

3. 曲线要素表

曲线
Curves
阶数
Degree
控制点
Control Point
权重
Weight
节点向量
knot vector
Bézier
贝塞尔
Y Y    
Rational Bézier
有理贝塞尔
Y Y Y  
B-spline
B-样条
Y Y Y 等距节点
equidistant knots
NURBS
非均匀有理B样条
Y Y Y 非均匀节点
Non-uniform knot

4. 小结

  • 从小到大的看: 
    • 由最初只能全局修改Bézier 曲线
    • 增加了权重后扩展到有理 Bézier 曲线,可以精确表示圆锥曲线的线段,包括圆弧。
    • 再由多段低阶 Bézier 曲线复合,并提供统一机制(均匀节点)来定义连接处的连续性,组成B-样条曲线支持局部修改,更加容易使用。由多段低阶Bézier组成,也避免过多的运算量
    • 在以上的基础,定义非均匀节点向量,形成非均匀有理B样条,NURBS。能表达的曲线最灵活,定义也最复杂。
  • 反过来看: 
    • NURBS,非均匀有理B样条,最为复杂,也能够表达更加精细的曲线。
    • B-spline,B-样条,是NURBS的特例,使用均匀节点向量。
    • 有理 Bézier 曲线,是B-样条的一部分,B-样条由多段曲线组成。
    • Bézier 曲线有理 Bézier 曲线 的特例,所有节点权重相同的有理 Bézier 曲线就是普通 Bézier 曲线。

5. 维基百科相关链接