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在3D几何中,空间点的旋转是图形学、机器人学和游戏开发中的常见需求。要实现一个点以另一个指定点为坐标原点进行任意方向旋转,通常需要以下步骤:
平移坐标系 首先将整个坐标系平移,使指定的旋转中心点成为新的原点。这可以通过将目标点的坐标减去旋转中心的坐标来实现,相当于把问题转化为绕原点旋转。
2.定义旋转 旋转可以通过多种方式表示,常见的有: 旋转矩阵:通过3x3矩阵描述绕X/Y/Z轴的旋转组合。 欧拉角:按顺序绕三个轴旋转(如俯仰、偏航、滚转)。 四元数:避免万向节锁的高效旋转表示法。
3.应用旋转 将平移后的点坐标与旋转矩阵相乘(或通过四元数变换),得到旋转后的新坐标。注意旋转顺序可能影响最终结果(如ZXY与XYZ不同)。
4.逆平移还原 旋转完成后,将坐标系平移回原始位置,即把旋转中心点的坐标加回结果中,得到最终的世界坐标。
实际应用中需注意: 连续旋转时建议用四元数避免角度插值问题。 方向向量需归一化处理。 不同API(如OpenGL、Unity)的坐标系轴向可能不同需适配。