3D數學學習記錄二

2021-08-17 03:40:04 字數 1766 閱讀 9478

2d變換矩陣的逆矩陣:

平移矩陣的逆矩陣:[1,0,-tx][0,1,-ty][0,0,1]就相當於之前的是往前移動,現在是往後移動了。

縮放矩陣的逆矩陣:[1/sx,0,0][0,1/sy,0][0,0,1]就相當於把之前x,y乘以的倍數,現在除以它的倍數的倒數。

旋轉矩陣的逆矩陣:[cosx,sinx,0][-sinx,cosx,0][0,0,1]就相當於把之前旋轉過去的,轉回來。

(注意:乙個平移(旋轉、縮放)後的 點 再乘以相應的逆矩陣就等於原來沒有平移(旋轉、縮放)的點。)

如果乙個點只是單純的乘以逆矩陣,那麼這個逆矩陣和普通的變換矩陣作用是一樣的,只不過作用是相反的而已。

2d變換的物體變換和座標系變換:

物體變換就是物體的座標系沒有發生變換的變化,如下:

f(b1,b2,b3,o)是三維座標系位置,m是變換矩陣,c是點的齊次座標。

f(mc)是物體變化的數學表達形式,括號引起來的意思是m只會對c進行變化(平移、縮放、旋轉),不會對座標系原點進行變換。

座標系變化的數學表示式:fmc,m對點進行變換,也對座標系原點進行變換了。

復合變換:把平移、旋轉、縮放結合起來,形成乙個複雜的變化過程。

矩陣乘法不滿足交換律,所以不同的變換順序得到的結果可能是不一樣的。

比如:frtc,代表的是物體變換(先對點進行t變換(平移變換),然後對點進行r變換(旋轉變換)。

如果換成ftrc,則代表先進行旋轉,再進行平移變換,結果肯定是不一樣的。

f(r(tc)) ->f(rc*) -> fc** -> c***;

((fr)t)c ->(f*t)c -> (f**)c -> c***;

前者是對物體變換得到最終的c***點,後者是對座標系原點的變換(既座標變換)得到最終的c***點,結果是一樣的。

【注意:以下矩陣的用法:矩陣 * (四行一列齊次座標)】也就是所謂的「左邊是矩陣,右邊是齊次座標」!反過來是不行的!

平移矩陣:

3d變換:10

0tx01

0ty00

1tz00

01縮放矩陣 :sx0

000sy

0000

sz000

01旋轉矩陣:

點沿著x軸旋轉,x的座標不變。10

000cosx

-sinx00

sinx

cosx00

001

點沿著y軸旋轉,y的座標不變。

cosx

0sinx00

100-sinx

0cosx00

001點沿著z軸旋轉,z的座標不變。

cosx

-sinx00

sinx

cosx00

0010

0001

旋轉這一部分有些難以理解,大概記住就ok了,如果研究下的話,可以自己畫畫,繞著y轉的話,你就不用管y座標了,因為它肯定不會變化的,只需作出乙個xz平面圖,再這個平面圖上對它進行研究,就跟2d旋轉一樣推理的。

在unity中使用matrix4x4.translate(vector3)建立乙個平移矩陣。

matrix4x4.rotate(四元數)建立乙個旋轉矩陣。

matrix4x4.scale建立乙個縮放矩陣。

matrix4x4.trs建立乙個移動、旋轉、縮放的復合矩陣。

使用matrix4x4.multiplypoint或者matrix4x4.multiplypoint3x4來變換乙個點。

使用matrix4x4.multiplyvector來變換乙個向量。

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