3D數學學習筆記 笛卡爾座標系

2021-09-22 09:24:45 字數 2460 閱讀 7061

1.3d數學是一門和計算機幾何相關的學科。計算幾何則是研究用數值方法解決幾何問題的學科。

3d數學解說怎樣在3d空間中準確度量位置、距離和角度。

2.在3d數學裡使用最廣泛的度量體系是笛卡爾座標系統。(笛卡爾數學由法國數學家rene descartes發明,並以他的名字命名)

3.關於數的型別:實數包括有理數和無理數(假設用小數表示小數後面有無窮多位)。

實數數學被非常多人覺得是數學中最重要的領域之中的乙個,由於它是project學的基礎,人類使用實數建立了文明。

最酷的事情是有理數可數。而實數不可數。研究自然數和整數的領域稱作離散數學,研究實數的領域稱作連續數學

(很多物理學家們都覺得:實數僅僅是一種錯覺,由於宇宙是離散和有限的。)

4.c++提供的多種資料型別來描寫敘述3d虛擬世界。包含short,int,float和double。

short是16位整數。能夠代表65536個不同的數值,儘管這個數非常大,可是量度現實世界還是遠遠不夠的。

int是32位整數。能夠代表4,294,967,296個不同的數值。

float是32位有理數,能夠代表4,294,967,296個數值。

double是64位有理數,與float類似。

5.為虛擬世界選擇度量單位的關鍵是選擇離散的精度。

有一種錯誤的觀點覺得short、int是離散的,而float、double是連續的,而實踐上這些資料型別都是離散的。

計算機圖形學第一準則:近似原則 假設它看上去是對的它就是對的。(感覺應該叫計算機實現第一準則—_—!)

6.2d笛卡爾座標系有下面兩點定義:

a. 每乙個2d笛卡爾座標系都有乙個特殊的點。稱作原點(origin(0,0)),它是座標系的中心。

b. 每乙個2d笛卡爾座標系都有兩條過原點的直線向兩邊無限延伸,稱做(axis)。

兩個軸相互垂直。

笛卡爾座標系特點:

a. 2d座標空間是無限伸展的。

b. 座標系中的直線沒有寬度,座標系中每乙個點都是座標系的一部分。

7.2d笛卡爾座標系:水平的軸稱作x軸。向右為x軸的正方向,垂直的軸稱作y軸,向上為y軸的正方向。這是表示2d座標系的慣使用方法。

(注意:名詞「水平」和「垂直」實際上並不準確)。

8.例如以下圖,不管我們為x軸和y軸選擇什麼方向,總能通過旋轉使x軸向右為正。y軸向上為正。全部從某種意義上講,全部的2d座標系都是「等價」的。

ps:這樣的說法對3d座標系是不成立的。

9.關於2d笛卡爾座標系的其它一些概念:

a. 在2d平面中,兩個數(x,y)就能夠定位乙個點,且2d座標的標準表示法就是(x。y)。

b. (x。y)每個分量都是到對應的軸的有符號距離,x分量表示該點到y軸的「有符號距離」。相同y分量表示該點到x軸的「有符號距離」。

ps:有符號距離是指在某個方向上距離為正,而在相反的方向上距離為負。

10.3d座標系:我們須要用3個軸來表示三維座標系,前兩個軸稱作x軸和y軸,這類似於2d平面,但並不等同於2d的軸,第3個軸稱作z軸。(3各軸互相垂直)。

11.在3d中定位乙個點須要3個數:x,y和z。分別代表該點到yz,xz和xy平面的有符號距離。

12.對於隨意的3d座標系。通過旋轉我們僅僅能使用個軸和目標同樣,第三個軸總是和目標方向相反。

3d座標系之間不一定是等價的。

實際上,存在兩種全然不同的3d座標系:左手座標系和右手座標系。假設同屬於左手座標系或右手座標系。則能夠通過旋轉來重合,否則不能夠。

左手座標系和右手座標系沒有好壞之分,在不同的研究領域和不同的背景下,人們會選擇不同的座標系。假設運用某種技術結果不正確。那麼非常可能是弄錯了座標系型別。

ps:以後筆記裡使用的都是左手座標系。也就是左圖中的座標系。(本人剛好是左撇子,嘿嘿—_—!)。

參考文獻:(1)《3d math primer for graphics and game development》

3D數學 座標系

什麼是多座標系?用處是什麼?顧名思義,多座標係指在同一空間的不同座標系。如下圖為了繪製不同的幾何體,有時需要更換乙個相對容易繪製的座標系,這就形成了多座標系。該如何表示各種座標系關係?在遊戲模型中,為了表達乙個模型各個部位,需要建立多座標系。而這些不同的座標系又有巢狀關係 如耳朵座標系巢狀在頭部座標...

3D數學學習記錄二

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,c...

3D遊戲引擎數學基礎1 3D座標係

2 3d座標系 有了上面的基礎,過渡到3d座標系簡直是輕而易舉。3d的笛卡爾座標系只是多了乙個z軸,這三條軸相互垂直,共同構成了3d空間。這樣,要在3d空間中定義一點p,就需要3個座標 x y z。另外,這3條軸構成了3個平面 x y平面 x z平面和y z平面。如下圖所示。這3個平面很重要,其中每...