四元數 Quaternions 與旋轉總結

2021-09-29 00:16:22 字數 623 閱讀 9841

2 四元數的乘法

3 單位四元數

4 共軛四元數

5 四元數的逆

6 四元數與空間旋轉

7 總結

8 旋轉矩陣,尤拉角,四元數比較

9 參考博文

除了特別難理解之外,相比矩陣或尤拉角,四元數在表示旋轉這個事情上,擁有一些明顯的優點。

儘管使用四元數有這麼多優點,還是有缺點存在的。

不同的方位表示方法適用於不同的情況:

尤拉角最容易使用。當需要為世界中的物體指定方位時,尤拉角能大大簡化人機互動,包括直接鍵盤輸入方位、在**中指定方位(如為渲染設定攝像機)、在除錯中測試。

如果需要在座標系之間轉換向量,就選擇矩陣形式。另一種方法是用尤拉角作為方位的「主拷貝「,但同時維護乙個旋轉矩陣,當尤拉角發生改變時,矩陣也要同時進行更新。

當需要大量儲存方位資料(如動畫)時,就使用尤拉角或者四元數,尤拉角少占用25%記憶體,但是轉換到矩陣慢。如果動畫資料需要巢狀座標系之間的連線,四元數可能是最好的選擇。

平滑插值只能用四元數。用其它形式則必須轉到四元數,插值完畢再轉回去。

參考鏈結

尤拉角與四元數

尤拉角是表達旋轉的最簡單的一種方式,形式上它是乙個三維向量,其值分別代表物體繞座標系三個軸 x,y,z軸 的旋轉角度。第一張 pitch,航空領域表示飛機的俯仰角。繞x軸轉動結果 第二張 yaw,表示飛機的偏航角,繞y軸轉動結果 第三張 roll,表示飛機的翻滾角,繞z軸轉動結果。四元數是由愛爾蘭數...

四元數與尤拉角

尤拉角與四元數都被用來處理影象學中的旋轉。兩者各有優劣,下面我們對它們做詳細的比較。尤拉角是表示朝向的最簡單最直觀方法,只需儲存繞 x y z 軸旋轉的角度,非常容易理解。你可以用vec3來儲存乙個尤拉角 vec3 eulerangles rotationaroundxinradians,rotat...

四元數與旋轉變換

複數的提出將實數系直接擴大了乙個維度,實數成了複數的乙個特例。令 textbf 為虛數單位,即 textbf 2 1 尤拉公式 e cos theta i sin theta 把乙個複數 c a bi 的極座標寫為 c re 其中,r sqrt,theta arctan b a 單位複數的乘法可以達...