游戏开发中的矩阵初探

时间：2024-10-24 17:25:33 游戏动漫我要投稿

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游戏开发中的矩阵初探

　　游戏制作，是指一个电子游戏的制作过程。由于游戏的类型、大小和要求，游戏制作需要的人员和时间也不一样。以下是小编整理的关于游戏开发中的矩阵初探，希望大家认真阅读!

　　1.矩阵在3d空间中的作用

　　(1)长方体A想绕(10，3，4)旋转50°且沿着x方向放大2倍且向(9，-1，8)方向平移2个单位，那么经过上面的变换后，新的长方体各个点的坐标是多少呢?应用矩阵可以很轻松的算出答案。

　　(2)知道子坐标系在父坐标系中的位置，可以求出子坐标系中的店在父坐标系中的位置。

　　2.矩阵的基础知识

　　矩阵能描述任意线性变换。线性变换保留了直线和平行线，线性变换保留直线的同时，其他的几何性质如长度、角度、面积和体积可能被变换改变了。简单的说，线性变换可能“拉伸”坐标系，但不会“弯曲”或“卷折”坐标系。

　　(1)平移

　　以下矩阵能把一点向t矢量方向平移：

　　(2)旋转

　　正方向为从旋转轴正向看过去的逆时针方向，比如绕z轴[0,0,1]旋转，正方向为x至y轴方向

　　知道了绕着三轴后的旋转矩阵，那么下面就是绕任意向量所得的矩阵了。设M为单位矩阵经向量a旋转后的矩阵，且a = (xa, ya, za)，旋转角度为α，则

　　不要问为什么，记住即可。

　　(3)缩放

　　缩放点为r，X轴缩放sx，y轴缩放sy，z轴缩放sz，则新坐标为：

　　(4)综合

　　比如要把坐标系中的所有点平移[2,3,4](X轴平移2，y轴平移3，z轴平移4)，

　　3.子空间向父空间的变换

　　把点或方向从任何子坐标系C变换至父坐标系P的矩阵，可写作Mc-p。此矩阵表示把点或方向从子空间变换至父空间。以下等式把任何子空间位置矢量Pc变换至父空间位置矢量Pp，Pp = PcMc-p

　　ic为子空间x轴的单位基矢量，此矢量以父空间坐标表示

　　jc为子空间y轴的单位基矢量，此矢量以父空间坐标表示

　　kc为子空间z轴的单位基矢量，此矢量以父空间坐标表示

　　tc为子坐标系相对于父坐标系的平移

　　4.坐标系中点的RST(旋转平移缩放)

　　OpenGl超级宝典第四版P101页说：如果一个4×4矩阵包含了一个不同的坐标系统的位置和方向(可以看成上面的Mc-p)，那么，把一个顶点Pp与这个矩阵相乘，其结果就是一个变换到该坐标系统的新顶点Pc(坐标还是相对于原坐标系)。这看起来像公式Pc =Pp Mc-p ，错错错!这用Pp完全是个误导，把Pp改名字叫A，坐标V，由于是线性变换，所以在新坐标系统中A的坐标还是V，所以这就与Pp = PcMc-p 一致了，Pp为A在新坐标系统中V在原坐标系中的坐标。

　　5.OpenGl中的矩阵变换

　　OpenGl中矩阵的变换是叠加的，每做一次矩阵变换，就把零点移到新的坐标系中。下次变换只影响当前坐标系及其子坐标系，不会影响其父坐标系。载入单位矩阵是将零点重新置为最初的零点。

　　单纯的矩阵运算不会移动零点位置，所以与单位矩阵相乘没有任何效果。

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