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矩阵变换-三维坐标系

柿子鸡蛋饭 97

前言:

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矩阵变换在三维坐标系中的应用。

这一期我们来讲一下如何通过矩阵变换来实现三维坐标系的平移、缩放、旋转这些基础功能。三维坐标系在我们的生活中有着广泛的应用,像我们常用的地图、3D游戏、动画等领域。

·在讲解之前,我们首先要引入齐次坐标的概念。齐次坐标是将一个原本是n维的向量用一个n+1维向量来表示。为何要引入齐次坐标?借用F.S.Hill r的话来解释,齐次坐标更易用于进行仿射(线性)几何变换。

·接下来我们就利用齐次坐标来实现三维几何变换。一个三维坐标x、y、z的齐次坐标表示为x、y、z、1乘以一个平移矩阵,即可得到平移后的坐标,平移的多少在平移矩阵的最后一维表示。整体缩放,需调整缩放矩阵的最后一个元素即可。绕坐标轴旋转,则需要利用三角函数分别设置旋转矩阵的元素。

·下一步,我们将使用仿真工具体验一下这些三维坐标系的基础功能。首先,我们用矩阵运算模拟单个坐标,运行得到平移的结果。清除结果,进行缩放运算。缩放的结果,清除结果,进行旋转运算,绕x轴旋转。我们再来体验一下坐标系的旋转与缩放。

本期我们就到这了,希望大家持续关注。

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