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OpenGL8.1 矩阵的几何意义

OpenGL8.1 矩阵的几何意义

作者: 数字d | 来源:发表于2019-07-18 11:45 被阅读0次

    矩阵的几何意义:

    平移:

    13.png

    假设:
    p,q,r为+x,+y,+z坐标轴上的单位向量,v = xp + yq + zr;
    如果把矩阵的行解释为坐标的基向量,那么乘以该矩阵就是做了一次坐标转换。若aM = b,就可以理解为M矩阵将a向量转换为b向量。

    基向量[1,0,0],[0,1,0],[1,0,0]乘以矩阵M的几何意义:


    14.png
    15.png 16.png

    矩阵乘以基向量,能得到一个向量。而向量的结果就和基向量有关。规律见上图。

    2 * 2矩阵:

    1.png

    抽取基向量p和q,
    p = [2,1]
    q = [-1,2]

    2.png

    矩阵变换:

    3.png 屏幕快照 2019-07-17 下午3.09.34.png

    由第一行 [1,0],第二行[0,1]变换成上图效果。

    三维矩阵的几何意义:

    4.png 5.png 6.png

    一点儿总结:

    方阵的行能被解释为坐标系的向量。
    为了将向量从一个坐标系转换成另一个坐标系,用它乘以一个矩阵。
    从原坐标系这些基向量定义的新坐标系的变化是一种线性变换。线性变换保持直线和平行,但角度,长度,面积或者体积可能会发生变化。
    零向量乘以任何矩阵仍得零向量。因此,方阵所代表的线性变换的原点和原坐标系原点一致。变换不包括原点。
    所谓的几何意义,在平面上就是从原点到两个向量构成的平行四边形的对角线,在三维坐标系中,几何意义就是构成的立方体的对角线。
    
    

    矩阵和线性变换:
    不解释直接上图~~

    7.png
    8.png

    变换物体:变换物体是最直接的变化。渲染一辆车,首先需要从车的物体坐标系,再到世界坐标系,再到相机(视角)坐标系。

    变换坐标系:可以选择变换物体坐标系,也可以选择变换世界坐标系。碰撞检测,如果两台车发生碰撞,我们知道世界坐标系中的装机位置和撞击路线。世界坐标系转换到和车的物体坐标系重合的位置,撞击车,车,撞击路线不动,这样就能得到撞击车和撞击路线
    在车的物体坐标系的坐标,就可以判断车是否相撞。

    三角函数表速查:


    9.png

    旋转

    2D旋转:
    2D旋转矩阵的构成


    10.png 11.png

    p,q是同时旋转的:


    12.png

    3D旋转:
    3D - X 围绕X轴旋转:

    13.png

    3D - Y 围绕Y轴旋转:

    14.png

    3D - Z 围绕Z轴旋转:

    15.png

    想让一个图形围绕一个坐标轴来旋转一定的度数,可以将图形的矩阵值和矩阵相乘,即可实现
    矩阵中坐标旋转的矩阵结果。

    缩放:

    2D缩放和3D缩放


    16.png

    接下来来两个烧脑理解:


    17.png 18.png

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