矩陣變換推導

2021-07-15 21:02:08 字數 852 閱讀 7222

翻譯如下:

背景知識:

本次教程主要介紹3d物體的多種變換,在螢幕上如何展示3d物體,並在視覺上保持物體在場景中的深度。最普遍的方法是用矩陣來代表乙個變換,乙個乙個矩陣的連乘點得座標最終得到乙個結果。每篇教程都會講解乙個變換。

下面我們來看下平移變換(translation transformation),平移變化負責將乙個物體沿著指定的方向一定的距離。如下圖所示,你想將左圖的三角形移動到如右圖的位置。

一種方法是,提供乙個偏移向量,本例是(1,1)。把這個向量加在每個頂點上。但是,這種方法與使用多個矩陣連乘最終得到乙個復合的變換矩陣相違背。

如果我們想得到下圖的結果:

很難找到乙個三維的矩陣來實現這個需求,但是使用4階的矩陣則很容易做到。

使用4維的向量來代表乙個3維的向量,通常這種方法被稱為齊次座標。這種方法在3d圖形學中經常被使用。第四維的分量稱為』w』。w在3d變換到2d的過程中起到了非常重要的作用。通常我們將w置為1來代表乙個點;而置為0來代表乙個向量。點是可用被平移的,但是向量是不能被平移的。因為向量只有大小和方向。具有相同大小和方向的向量被認為是相等,而不考慮它的起點在**。

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