Перейдем к более сложному случаю – заданию кривых в трехмерном пространстве. В случае функционального задания кривой возможны многозначности в случае самопересечений и неудобства при значениях производных равных
. Ввиду этого будем искать функцию в параметрическом виде. Пусть
- независимый параметр, такой что
. Кубическим параметрическим сплайном назовем следующую систему уравнений:
Координаты точек на кривой описываются вектором , а три производные задают координаты соответствующего касательного вектора в точке. Например, для координаты
:
.
Одним из способов задания параметрического кубического сплайна является указание координат начальной и конечной точек, а также векторов касательных в них. Такой способ задания называется формой Эрмита. Обозначим концевые точки и
, а касательные векторы в них
и
. Индексы выбраны таким образом с учетом дальнейшего изложения.
Будем решать задачу нахождения четверки коэффициентов , так как для оставшихся двух уравнений коэффициенты находятся аналогично. Запишем условие для построения сплайна:
,
,
,
(*)
Перепишем выражение для в векторном виде [3]:
.
Обозначим вектор строку и вектор столбец коэффициентов
, тогда
.
Из (*) следует, что ,
. Для касательных
,
,
. Отсюда получаем векторно-матричное уравнение:
.
Эта система решается относительно нахождением обратной матрицы размером
.
.
Здесь - эрмитова матрица,
- геометрический вектор Эрмита. Подставим выражение
для нахождения
:
. Аналогично для остальных координат:
,
.
Выпишем в явном виде формулы для вычисления координат точек сплайна. Так как , то умножая справа на
, получаем:
.
Четыре функции в скобках называются функциями сопряжения.
Форму кривой, заданной в форме Эрмита, легко изменять если учитывать, что направление вектора касательной задает начальное направление, а модуль вектора касательной задает степень вытянутости кривой в направлении этого вектора, как показано на рис. 42.
![]() | ![]() | ||
Рассмотрим форму Безье, которая отличается от формы Эрмита способом задания граничных условий, а именно, вместо векторов






Переход от формы Эрмита к форме Безье осуществляется преобразованием:
, (*)
где - геометрический вектор Безье. Подставляя это в выражение для
, получаем
.
Полезным свойством сплайнов в форме Безье является то что кривая всегда лежит внутри выпуклой оболочки, образованной четырехугольником . Это свойство можно доказать, пользуясь тем, что в выражении (*) коэффициенты принимают значения от 0 до 1 и их сумма равна единице.
Заметим, что матрица вида
‑ называется матрицей Безье.