三維空間裡乙個點繞座標軸旋轉

2021-05-25 02:28:46 字數 826 閱讀 5543

在三維空間裡乙個點繞x軸 y軸 z軸旋轉一定弧度後新的點的座標是容易計算的,問題是如果它所繞的旋轉軸是乙個任意向量(x,y,z)的話,怎麼知道旋轉angle弧度後新的點的座標呢?

在opengl裡有乙個函式glrotatef(angle,x,y,z)可以實現此功能,它的實現是左乘乙個矩陣

x2(1-c)+c xy(1-c)-zs  xz(1-c)+ys

yx(1-c)+zs  y2(1-c)+c  yz(1-c)-xs

xz(1-c)-ys yz(1-c)+xs  z2(1-c)+c

假定座標軸是右手系的(opengl的座標軸是右手系的), 其中 c = cos(angle), s = sin(angle), angle是從向量(x,y,z)的正向看去逆時針方向旋轉所成的, 向量(x,y,z)必須是已經單位化了的

new_x = (x2(1-c)+c) * old_x + (xy(1-c)-zs) * old_y + (xz(1-c)+ys) * old_z

new_y = (yx(1-c)+zs) * old_x + (y2(1-c)+c) * old_y + (yz(1-c)-xs) * old_z

new_z = (xz(1-c)-y) * old_x + (yz(1-c)+xs) * old_y + (z2(1-c)+c) * old_z

(old_x,old_y,old_z)是原來的點的座標, (new_x,new_y,new_z)是旋轉後的新的點的座標

這個公式是怎麼推導出來的我就不打算去深究了,這個問題困惑我好久了,比如乙個向量繞乙個向量旋轉一定角度後得到新的向量是什麼,用它來計算就可以,可以分別計算向量的起點和終點旋轉後得到的新的點的座標,也就得到了新的向量

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