几乎完美的四元数旋转
该接触PV3D这个引擎,而且对3D的编程也是一种半解,所以Mark两篇文章,以备自己学习PV3D用..
人类最初用9个值的矩阵(Matrix),来表示一个三维物体的旋转位置。它的缺陷是数据大,和无法自动在两个角度间产生过度的角度。
由于矩阵描述角度过于抽象,人类又发明了3个值的优拉角(Euler)。可优拉角是个很不负责任的家伙,旋转圈数和旋转顺序完全不做区分。三维动画师最厌恶的情况之一‘万向锁(Gimbal Lock)’就是这个家伙的问题。按不同轴以优拉角旋转几次后,出现x,y,z三个轴完全变成同向的情况,也就是说,优拉角很容易出现旋转到最后只剩一个方向可以旋转的情况,这就是恐怖的‘万向锁’。
后来,聪明的爱尔兰数学家发明了我们今天要研究的四元数(Quaternion),这就是迄今为止描述三维空间旋转相对完美的方案。
四元数和矩阵一样,不满足乘法交换率,也就是说,A*B不等于B*A。四元数之所以可以明确地表述三维旋转,是因为他实际上是一种‘四维’的算法。这里的‘四维’是数学上的使用,不需要去想象什么是四维的世界=_=,只是多一条轴,多一个参数而已。
我们主要介绍PV3d里Quaternion常用的几个方法和其用法,不会涉及过深的数学知识,所以不用担心。Quaternion类位置在org-papervision-core-math包里。
//构造四元数需要4个值(人家名字就叫4元嘛=_=),x,y,z是个三维向量,表示‘任意轴’,w是个标量,表示旋转度数。这就是几乎完美的角度旋转。
四元数之所以不是‘绝对完美’,是因为插值的时候过渡速率不恒定,且很难解决。不过这比起‘恐怖万向锁’已经是很小的问题。
public function Quaternion( x:Number = 0, y:Number = 0, z:Number = 0, w:Number = 1 )
//下面两个个分别是‘从优拉角换算出四元数’和‘从矩阵换算出四元数’。这是两个非常常用的方法,只要已知一个物体的优拉角或矩阵,即可生成对应的四元数。
Pv3d里任何DisplayObject3D的tranform这个属...
