劝退-数学基础(一)

写在开头:

感谢钊爷,3d老头子,咸鱼佬 ,qiusong哥哥 给我解惑线性代数!同样感谢漂亮的女班长 !

该文献资料大多来源于网路,只做个人学习整理使用。。

一流程序员靠数学,二流靠算法,三流靠逻辑,四流靠SDK,五流靠Google和StackOverFlow,六流靠百度和CSDN。


笛卡儿坐标系

看看人家,躺床上琢磨苍蝇的轨迹也能琢磨出一个二维坐标系...

二维笛卡儿坐标系:

OpenGL和DX 方向是反的

三维笛卡儿坐标系:


正交基 ,相互垂直

分为了两种不同类型 :左手坐标系右手坐标系


左右手坐标系


Maya/Max/UE:右手坐标系 ,Unity是左手

同样旋转正方向要遵循 :左右手法则


旋转正方向

标量和向量vector :

标量: 也称为纯量,就是只有个量值, 没有方向...(比如:我家离公司十万八千里)

向量(矢量):有模和方向 (比如: 我以每秒80迈狂奔向西边食堂)

这就是一个二维向量

矢量运算:

1.向量和标量的乘除:

为啥不能加减?很简单,因为时间跟速度加不起来...

公式:

比如:2(1,2,3) = (2,4,6)

几何意义:对向量进行为一个标量大小的缩放

二维向量与标量 乘除

2.向量的加减:

公式:

比如:(1,2,3)+(4,5,6)=(5,7,9)

几何意义:位移!(比方说位移到a的头又移到b的头,就是一个a的尾到b的头的a+b的位移)


二维向量 加减

3.求向量的模 :

公式:

比如:|(1,2,3)|=根号下1+4+9=根号下14 =3.742

几何意义: 模是个啥!就是求向量的长度!


a + c = b  (c = b - a )
这玩意就是一个勾股定理啊!  a2+b2=c2

4.单位向量 :

公式:

比如:(3,4)/ |(3,4)| = (3,4)/ 根号下 9+16 = (3,4)/ 5 = (3/5,4/5)= (0.6 ,0.8)

几何意义:主要是因为只关心方向(比如灯光方向,法线方向),不关心模的长短(值的大小)。。所以会用到归一化

拉到0-1的范围内,做个一个标准的单位。单位向量*n,就代表单位向量在这个方向的缩放。

(比如normal 它是0-255 ,但在shader里要压缩-1到1)


三角函数的定义及公式:

5.向量的点积 dot

两向量相乘,最终计算结果是标量!!!

公式 1 :

比如(1,2,3) dot (4,5,6) = 4+10+18 = 32

可以判断出两个矢量的方向关系 (夹角<90°是同向,=90°是垂直,>90°是反向)

公式 2 :

两个向量的模相乘,在乘以它们夹角的余弦值

a和b的模长都是1  cosθ = 邻边(红色直角边) / 斜边 = 根号2 / 2

几何意义:计算两个向量之间的夹角,以及在b向量在a向量方向上的投影

经典案例:Normal Dot Light

向量关系:

a·b>0    方向基本相同,夹角在0°到90°之间

a·b=0    正交,相互垂直 

a·b<0    方向基本相反,夹角在90°到180°之间


6.向量的叉积 cross :

叉积叉积,他的符号就是个X 计算结果还是向量!!!

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  两个向量的模相乘,在乘以它们夹角的正旋值等于 axb的长度

几何意义:叉乘结果与a和b向量都垂直

最常见就是计算垂直于一个平面,三角形的向量(比如法线方向);

还有判断三角面片的朝向;

在二维空间中,aXb等于由向量a和向量b构成的平行四边形的面积。

平行四边形面积公式:底乘高  就是a x b
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