GAMES101-現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)入門-閆令琪

光刪化:將三維空間的幾何形體顯示在屏幕上
向量:方向和長(zhǎng)度,沒有起始位置
向量長(zhǎng)度:各個(gè)方向平方相加開方
單位向量:向量除向量的長(zhǎng)度
- 點(diǎn)乘:

在笛卡爾坐標(biāo)系中的點(diǎn)乘計(jì)算:

點(diǎn)乘在圖形學(xué)中應(yīng)用:
1.得到兩個(gè)向量的夾角
2.求一個(gè)向量在另一個(gè)向量上的投影
3.確定兩個(gè)向量接進(jìn)度
- 叉乘

|AxB| = |A| |B| sinの
叉乘的結(jié)果和兩個(gè)原始向量都垂直
向量叉乘自己得到0向量
叉乘可以判斷一個(gè)向量在另一個(gè)向量的左右
判斷點(diǎn)在三角形內(nèi)
- 矩陣
矩陣相乘的前提是(M x N)(N x P)
第一個(gè)矩陣的列數(shù) 等于第二個(gè)矩陣的行數(shù)

矩陣乘結(jié)果的(i,j)的結(jié)果是第一個(gè)矩陣的i行表示的向量和第二個(gè)矩陣j列表示的向量的點(diǎn)積結(jié)果
矩陣乘沒有交換律,有結(jié)合律和分配律
矩陣和向量的乘法,認(rèn)為矩陣和列矩陣乘
互逆矩陣乘得到單位矩陣,單位矩陣對(duì)角線為1,其他為0
點(diǎn)乘寫成矩陣的形式:
a和b的點(diǎn)乘是a的轉(zhuǎn)置矩陣和b的列矩陣相乘

叉乘寫成矩陣的形式:

- 變化
- 縮放矩陣
均勻縮放

不均勻縮放

- 關(guān)于Y軸對(duì)陣矩陣

- 關(guān)于切變矩陣

- 關(guān)于旋轉(zhuǎn)矩陣

根據(jù)二階矩陣方程推導(dǎo):

- 規(guī)律
對(duì)于任意的變換,變換后的點(diǎn)和變換前的點(diǎn)存在用變換前的點(diǎn)通過(guò)線性方程便是出來(lái),都可以寫成矩陣的形式,這種變換叫做線性變換

- 齊次坐標(biāo)
引入原因:上面說(shuō)了ax + by 的方式都可以寫成矩陣的形式,但是平移的操作的公式如下,不能寫成矩陣的形式。

只能寫成如下:

引入后:

引入后對(duì)于所有的仿射變化都可以根據(jù)引入的齊次坐標(biāo)寫成一個(gè)矩陣和一個(gè)向量相乘的形式

在齊次坐標(biāo)的表示下各種變換矩陣就可以寫成如下方式:

- 逆變換
矩陣乘逆矩陣一定等于單位矩陣
矩陣是從右向左計(jì)算的
三維空間中齊次坐標(biāo)表示:

三維空間的仿射變換矩陣通常寫成如下格式:

轉(zhuǎn)置矩陣等于矩陣的逆矩陣的矩陣稱為正交矩陣,在仿射變換中,旋轉(zhuǎn)矩陣就是一個(gè)正交矩陣,反向旋轉(zhuǎn)多少度的矩陣等與正向旋轉(zhuǎn)多少度的轉(zhuǎn)置矩陣。
- 三維縮放矩陣:

- 三維平移矩陣

- 三維旋轉(zhuǎn)矩陣(困難)

- 羅德里格旋轉(zhuǎn)公式

- MVP變換
模型變換-視圖變換-投影變換