计算机图形学笔记-坐标变换

坐标系

本体坐标系(右):为了描述基本的形体而引入的坐标系
用户坐标系(右):用户引入描述整个形体的坐标系
观察坐标系(左):作为观察姿态而引入,观察者所处的位置,因为Z轴冲着眼睛的方向
设备坐标系:显示器的坐标系
规范化设备坐标系:与具体设备无关的坐标系
X手系,用手从X轴向Y轴转,看看Z轴是否对应拇指即可

变换

\[ p^{'}=\left[\begin{matrix}\end{matrix}\right] \]

平移变换T
\[ p^{'}=\left[\begin{matrix} x^{'}&y^{'}&1 \end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}x&y&1\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} 1&0&0\\ 0&1&0\\ T_x&T_y&1\\ \end{matrix}\right] \]
比例变换S
\[ p^{'}=\left[\begin{matrix} x^{'}&y^{'}&1 \end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}x&y&1\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} S_x&0&0\\ 0&S_y&0\\ 0&0&1\\ \end{matrix}\right] \]
旋转变换R
\[ p^{'}=\left[\begin{matrix} x^{'}&y^{'}&1 \end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}x&y&1\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} \cos\theta&\sin\theta&0\\ -\sin\theta&\cos\theta&0\\ 0&0&1\\ \end{matrix}\right] \]
按照阅读顺序记忆,cos,sin,-sin,cos
矩阵连乘时要从左向右乘

对称变换
\[ p^{'}=\left[\begin{matrix} x^{'}&y^{'}&1 \end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}x&y&1\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} a&d&0\\ b&e&0\\ 0&0&1\\ \end{matrix}\right] \]
关于Y=-X对称
\[ \left[\begin{matrix} 0&-1&0\\ -1&0&0\\ 0&0&1\\ \end{matrix}\right] \]
错切变换,沿X轴方向关于Y的错切
\[ p^{'}=\left[\begin{matrix} x^{'}&y^{'}&1 \end{matrix}\right]=\left[\begin{matrix}x&y&1\end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} 1&0&0\\ b&1&0\\ 0&0&1\\ \end{matrix}\right]=\left(\begin{matrix}x+by&y&1\end{matrix}\right) \]
关于X的错切
\[ \left(\begin{matrix}x+by&y&1\end{matrix}\right) \]
平移、旋转、比例、错切都属于拓扑不变的几何变换。

视见变换
我理解的是游戏是一个窗口,然后屏幕的某块区域用来运行游戏,所以需要现平移到原点,在进行缩放,然后移回去,就是视见变换。
\[ H=T_1(-wxl,-wyl)*S(S_x,S_y)*T_2(vxl,vyl)\\ =\left[\begin{matrix} 1&0&0\\ 0&1&0\\ -wxl&-wyl&1\\ \end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} \frac{vxh-vxl}{wxh-wxl}&0&0\\ 0&\frac{vxh-vxl}{wxh-wxl}&0\\ 0&0&1\\ \end{matrix}\right]\left[\begin{matrix} 1&0&0\\ 0&1&0\\ vxl&vyl&1\\ \end{matrix}\right] \]
三维旋转变换
记忆法:绕哪个轴旋转,它的右下一格(如果到达界限就轮转)为起始点,cos sin -sin cos这样就可以了
旋转的逆变换只需要把sin位置的数字取反就行了,cos不变

等轴投影
投影平面的法向量与三个轴的夹角都相等。

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转载自www.cnblogs.com/Tony100K/p/11606752.html