3D数学基础:图形与游戏开发---随笔二

笛卡尔坐标系统

笛卡尔不仅创立了解析集合,将当时完全分离的代数学和几何学联系到一起,还在回答“怎样判断某件事物是真的?”这个哲学问题上迈出了一大步,使后来的一代代哲学家能够轻松起来。答案是:因为是我告诉您的,因为这样会更好,因为它有意义。


2.1 1D数学

人们习惯于把羊排成一排来计数,这导致了数轴概念的产生。

研究自然数和整数的领域称作离散数学,研究实数的领域称作连续数学

事实上,实数只是被我们文化所认可的、约定俗成的一种概念。许多著名的物理学家都认为:市属只是一种错觉,因为宇宙是离散和有限的。也许宇宙中就存在一个超越我们科技的文明,他们从来没有听说过连续数学、基本微积分理论,甚至是无限这样的概念。

那为什么还要使用连续数学呢?因为它在工程学上非常有用,但值得注意的是现实世界中使用的术语“实数”,通常是离散的意思。

为虚拟世界选择单位的关键是选择离散的精度。(现在的硬件处理浮点数的能力以及足够强大,不必计较它的处理比整数弱)

计算机图形学第一准则:近似原则如果它看上去是对的它就是对的


2.2 2D笛卡尔数学

2D笛卡尔坐标系由以下两点定义:

  • 每个2D笛卡尔坐标系都有一个特殊的点,称作原点(Origin(0,0)),它是坐标系的中心。
  • 每个2D笛卡尔坐标系都有两条过原点的直线向两边无限延伸,称为“轴”(axis),并且这两个轴互相垂直。

这里,我们没有指出轴的具体方向。它应该有8种情况

一般情况下,我们指定x轴向右为正,y轴向上为正的坐标系为标准形式。


2.3 从2D到3D

我们了解了2D笛卡尔坐标系,3D空间只是比2D空间多了一个轴。3D中有许多2D没有的概念。

3D在不同的研究领域使用不同的标准:

  • 左手坐标系
  • 右手坐标系

以上2种皆是大拇指指向+x轴,食指指向+y轴,其他三只手指指向+z轴。

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