勸退-數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(一)

寫在開頭:

感謝釗爺帆啃,3d老頭子,咸魚佬 窍帝,qiusong哥哥 給我解惑線性代數(shù)努潘!同樣感謝漂亮的女班長 !

該文獻(xiàn)資料大多來源于網(wǎng)路坤学,只做個(gè)人學(xué)習(xí)整理使用疯坤。。

一流程序員靠數(shù)學(xué)深浮,二流靠算法压怠,三流靠邏輯,四流靠SDK飞苇,五流靠Google和StackOverFlow菌瘫,六流靠百度和CSDN。


笛卡兒坐標(biāo)系

看看人家布卡,躺床上琢磨蒼蠅的軌跡也能琢磨出一個(gè)二維坐標(biāo)系...

二維笛卡兒坐標(biāo)系:

OpenGL和DX 方向是反的

三維笛卡兒坐標(biāo)系:


正交基 ,相互垂直

分為了兩種不同類型 :左手坐標(biāo)系雨让,右手坐標(biāo)系


左右手坐標(biāo)系


Maya/Max/UE:右手坐標(biāo)系 ,Unity是左手

同樣旋轉(zhuǎn)正方向要遵循 :左右手法則


旋轉(zhuǎn)正方向

標(biāo)量和向量vector :

標(biāo)量: 也稱為純量,就是只有個(gè)量值, 沒有方向...(比如:我家離公司十萬八千里)

向量(矢量):有模和方向 (比如: 我以每秒80邁狂奔向西邊食堂)

這就是一個(gè)二維向量

矢量運(yùn)算:

1.向量和標(biāo)量的乘除:

為啥不能加減羽利?很簡單宫患,因?yàn)闀r(shí)間跟速度加不起來...

公式:

比如:2(1,2,3) = (2娃闲,4虚汛,6)

幾何意義:對向量進(jìn)行為一個(gè)標(biāo)量大小的縮放

二維向量與標(biāo)量 乘除

2.向量的加減:

公式:

比如:(1,2皇帮,3)+(4卷哩,5,6)=(5属拾,7将谊,9)

幾何意義:位移!(比方說位移到a的頭又移到b的頭渐白,就是一個(gè)a的尾到b的頭的a+b的位移)


二維向量 加減

3.求向量的模 :

公式:

比如:|(1,2,3)|=根號下1+4+9=根號下14 =3.742

幾何意義: 模是個(gè)啥尊浓!就是求向量的長度!


a + c = b? (c = b - a )
這玩意就是一個(gè)勾股定理啊!? a2+b2=c2

4.單位向量 :

公式:

比如:(3纯衍,4)/ |(3栋齿,4)| = (3,4)/ 根號下 9+16 = (3襟诸,4)/ 5 = (3/5瓦堵,4/5)= (0.6 ,0.8)

幾何意義:主要是因?yàn)橹魂P(guān)心方向(比如燈光方向歌亲,法線方向),不關(guān)心模的長短(值的大泄接谩)。陷揪。所以會用到歸一化

拉到0-1的范圍內(nèi)惋鸥,做個(gè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單位。單位向量*n鹅龄,就代表單位向量在這個(gè)方向的縮放揩慕。

(比如normal 它是0-255 ,但在shader里要壓縮-1到1)


三角函數(shù)的定義及公式:

5.向量的點(diǎn)積 dot

兩向量相乘扮休,最終計(jì)算結(jié)果是標(biāo)量!K┩摇玷坠!

公式 1 :

比如(1,2,3) dot (4,5,6) = 4+10+18 = 32

可以判斷出兩個(gè)矢量的方向關(guān)系 (夾角<90°是同向,=90°是垂直劲藐,>90°是反向)

公式 2 :

兩個(gè)向量的模相乘八堡,在乘以它們夾角的余弦值

a和b的模長都是1? cosθ = 鄰邊(紅色直角邊) / 斜邊 = 根號2 / 2

幾何意義:計(jì)算兩個(gè)向量之間的夾角,以及在b向量在a向量方向上的投影 聘芜!

經(jīng)典案例:Normal Dot Light

向量關(guān)系:

a·b>0? ? 方向基本相同兄渺,夾角在0°到90°之間

a·b=0? ? 正交,相互垂直?

a·b<0? ? 方向基本相反汰现,夾角在90°到180°之間


6.向量的叉積 cross :

叉積叉積挂谍,他的符號就是個(gè)X 叔壤! 計(jì)算結(jié)果還是向量!?谛稹炼绘!

公式 :


比如(1,2,3)x(-2,-1,4)=((2)(4)-(3)(-1),(3)(-2)-(1)(4),(1)(-1)-(2)(-2))=(8-(-3),(-6)-4,(-1)-(-4))=(11,10,3)


| a x b | = |a| |b| sinθ? 兩個(gè)向量的模相乘,在乘以它們夾角的正旋值等于 axb的長度

幾何意義:叉乘結(jié)果與a和b向量都垂直妄田!

最常見就是計(jì)算垂直于一個(gè)平面俺亮,三角形的向量(比如法線方向);

還有判斷三角面片的朝向疟呐;

在二維空間中脚曾,aXb等于由向量a和向量b構(gòu)成的平行四邊形的面積。

平行四邊形面積公式:底乘高? 就是a x b
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