it's wednesday my dudes
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@@ -213,8 +213,72 @@ Richtungsvektoren können als Differenz zweier Ortsvektoren hergeleitet werden.
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Eine Translations-Matrix wirkt sich nur auf Ortsvektoren aus. Richtungsvekoren bleiben bei Translation unverändert. Da bei der Berechnung nicht zwischen Orts- und Richtungsvektoren unterschiedenwerden lassen sich verknüpfte Transformationen effizient berechnen.
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### Zusammenfassung
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### Zusammenfassung bisher
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- durch den "Kunstgriff" werden Transformationen vereinheitlicht und damit vereinfacht
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- 2D kartesische Vektoren werden im 3D homogenen Vektorraum dargestellt
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- wichtige Transformationen können einheitlich durch 3x3 Matrizen dargestellt werden
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- Orts- und Richtungsvektoren werden unterschiedlich dargestellt aber mit der selben Transformationsmatrix automatisch korrekt und effizient transformiert.
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- Orts- und Richtungsvektoren werden unterschiedlich dargestellt aber mit der selben Transformationsmatrix automatisch korrekt und effizient transformiert.
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## Homogene Transformation in 3D
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Analog zum 2D Fall wird der Vektorraum um eine zusätzliche Dimension erweitert (Koordinate w).
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3 Dimensionale kartesische koordinaten werden durch eine 4-dimensionale homogeen Vektorraum repräsentiert; er wird als 4-Tupel dargestellt. In vielen Anwendungsfällen wir w=1 gewählt (karteische Hyperebene).
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Affine Abbildungen lassen die w-Koordinate unverändert
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### Ebenen
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- lassen sich grundsätzlich auch als Referenzpunkt und Richtung speichern
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- für Berechnungen ist folgende Repräsentation sinnvoll: (a,b,c,d) wobei (a,b,c)=(nx,ny,nz) und d der Abstand der Ebene zum Ursprung. Dann ist für einen in der Ebene enthaltenen Punkt das Skalarprodukt aus Ebene und Punkt gleich 0
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1. Ebene definiert durch 3 Punkte
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$$\begin{pmatrix}
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x_1 & x_2 & x_3 & 0\\
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y_1 & y_2 & y_3 & 0\\
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z_1 & z_2 & z_3 & 0\\
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1 & 1 & 1 & 1
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\end{pmatrix}$$
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2. Translation um Vektor $(\Delta x, \Delta y,\Delta z)$
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$$\begin{pmatrix}
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1 & 0 & 0 & \Delta x\\
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0 & 1 & 0 & \Delta y\\
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0 & 0 & 1 & \Delta z\\
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0 & 0 & 0 & 1
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\end{pmatrix}$$
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3. Skalierung um Faktor $F_x,F_y,F_z$
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$$\begin{pmatrix}
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F_y & 0 & 0 & 0\\
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0 & F_y & 0 & 0\\
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0 & 0 & F_z & 0\\
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0 & 0 & 0 & 1
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\end{pmatrix}$$
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4. Rotation um z-Achse
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$$\begin{pmatrix}
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cos(\theta) & -sin(\theta) & 0 & 0\\
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sin(\theta) & \cos(\theta) & 0 & 0\\
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0 & 0 & 1 & 0\\
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0 & 0 & 0 & 1
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\end{pmatrix}$$
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5. Rotation um die x-Achse
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$$\begin{pmatrix}
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1 & 0 & 0 & 0\\
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0 & cos(\theta) & -sin(\theta) & 0\\
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0 & sin(\theta) & cos(\theta) & 0\\
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0 & 0 & 0 & 1
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\end{pmatrix}$$
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6. Rotation um die y-Achse
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$$\begin{pmatrix}
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cos(\theta) & 0 & sin(\theta) & 0\\
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0 & 1 & 0 & 0\\
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-sin(\theta) & 0 & cos(\theta) & 0\\
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0 & 0 & 0 & 1
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\end{pmatrix}$$
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### Kommutativität
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allgemein sind Transformationen nicht kommutativ; außnahme bilden zwei Rotationen um die selbe Achse
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### Kameratransformation
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Kamera ist definiert durch
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- Lage des Augpunktes E (in Weltkoordinaten)
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- Blickrichtung D
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- Oben-Vektor U ("view up vector", senkrecht zu D)
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Reference in New Issue
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