闭卷重建平移、旋转与缩放矩阵的空间、公式、中间量与退化边界。
计算机图形学与渲染实验 · 小纸条
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闭卷重建旋转表示与四元数边界的空间、公式、中间量与退化边界。
闭卷重建法线矩阵与非均匀缩放的空间、公式、中间量与退化边界。
闭卷重建观察矩阵与LookAt的空间、公式、中间量与退化边界。
闭卷重建正交与透视投影的空间、公式、中间量与退化边界。
闭卷重建裁剪空间与透视除法的空间、公式、中间量与退化边界。
闭卷重建实验:MVP变换管线的空间、公式、中间量与退化边界。
机制:欧拉角直观却有万向锁,旋转矩阵冗余,单位四元数适合插值和累积;实验:比较欧拉角接近奇异姿态与四元数球面插值;边界:四元数q与-q代表同一旋转,插值前要选择短弧并保持归一化。
机制:仿射矩阵按约定作用于列向量或行向量,复合顺序决定绕原点还是自身中心变换;实验:让物体先自转再平移,与先平移再绕世界原点旋转比较;边界:矩阵乘法不交换;代码库的存储布局和数学乘法约定不能靠外观猜。
机制:相机位置、观察目标和上方向构建相机基,观察矩阵把世界放进相机坐标;实验:用右手约定构造LookAt并验证相机位置变到原点;边界:前向方向、叉积顺序和矩阵布局任一不一致都会产生镜像或翻转。
机制:法线必须用模型矩阵线性部分的逆转置变换,才能继续垂直于切平面;实验:对非均匀缩放后的切向量和法线验证点积仍为零;边界:奇异缩放没有逆矩阵;归一化不能修复用错矩阵造成的方向错误。
机制:顶点先在齐次裁剪空间按-w≤x,y,z≤w裁剪,再除以w得到NDC;实验:让穿过近裁剪面的三角形先裁剪再投影,与先除法比较;边界:w符号和近平面交点处理错误会产生翻转巨三角与深度爆炸。
机制:正交投影保持平行与尺度,透视投影让屏幕尺寸随深度反比变化并产生近大远小;实验:把两个相同物体放在不同z,计算NDC和屏幕尺寸;边界:不同API的NDC深度范围、观察方向和矩阵项不同,不能混抄投影矩阵。
机制:实现4×4矩阵复合、齐次变换、裁剪测试和viewport映射;实验:覆盖位置、方向、透视除法失败和边界NDC测试;边界:题面必须固定向量侧、矩阵顺序、深度范围与像素中心约定。