这本书关于数学部分的讲解浅显易懂,不过最大的反常点是使用左手坐标系以及使用行向量来表示矩阵。按照代码出现的章节,可以将这本书的内容分成4部分:
- 第1部分是三维向量,属于高中数学的内容。
- 第2部分是矩阵,很多也都是基础知识。印象最深一点是讲清楚了为什么使用方阵描述线性变换。给出笛卡尔坐标系中的向量
v和方阵M = [P Q R]T,则v' = v * M = xP + yQ + zR。如果P、Q和R线性无关,则可以看作一组基向量,那么在新坐标系中v的表示依然是(x, y, z),而在原笛卡尔坐标系的表示为v'。进一步如果v表示的是笛卡尔坐标系的基向量,那么v'就是转换后的基向量(P、Q或者R),因此基向量经过变换后仍然是基向量,根据这个原理,计算旋转、平移、缩放、切变和镜像时,通过对原基向量进行变换,就可以得到变换后的基向量,经过组合就可以得到变换矩阵了。另一点是如何将图形学中的透视投影也用矩阵进行表示,因为透视投影需要除法,而矩阵变换无法实现,所以引入的四维齐次坐标。最后一点是使用四元数描述描述物体自身的旋转。 - 第3部分是基本几何图元的表示方法,包括射线、圆、球、矩形边界框AABB,三角形及其重心坐标、多边形,以及常见的相交性检测,基本都是高中的数学和物理。
- 第4部分描述了一个图形管线。
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本文深入浅出地解析了图形学中的数学基础,包括三维向量、矩阵变换、几何图元表示及图形管线等核心概念。重点介绍了如何使用方阵描述线性变换,以及四维齐次坐标和四元数在透视投影和物体旋转中的应用。
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