大橙子网站建设,新征程启航

为企业提供网站建设、域名注册、服务器等服务

3D图形学在游戏开发中的,矩阵,四元数,欧拉角之间的底层转换-创新互联

在游戏开发的过程中难免会遇到欧拉角和四元数直接的转换问题,如果有些过shader的朋友,肯定也遇到过四元数,欧拉角和矩阵直接的转换问题,这里我把这几种格式直接的转换算法写在这里有需要的朋友可以拿去有,别忘了,点赞关注。废话不多说,直接上代码、

成都创新互联是一家专业的成都网站建设公司,我们专注成都网站设计、成都做网站、网络营销、企业网站建设,友情链接广告投放平台为企业客户提供一站式建站解决方案,能带给客户新的互联网理念。从网站结构的规划UI设计到用户体验提高,创新互联力求做到尽善尽美。

四元数转矩阵的底层算法:

public Quaternion QuaternionMatrix(float w, float x, float y, float z)
    {
        Matrix4x4 matrix = new Matrix4x4();

        matrix.m00 = 1f - 2 * SetSquare(y) - 2 * SetSquare(z);
        matrix.m01 = 2f * (x * y) - 2f * (w * z);
        matrix.m02 = 2f * (x * z) + 2f * (w * y);
        matrix.m03 = 0.0f;

        matrix.m10 = 2f * (x * y) + 2f * (w * z);
        matrix.m11 = 1f - 2f * SetSquare(x) - 2f * SetSquare(z);
        matrix.m12 = 2f * (y * z) - 2f * (w * x);
        matrix.m13 = 0.0f;

        matrix.m20 = 2f * (x * z) - 2f * (w * y);
        matrix.m21 = 2f * (y * z) + 2f * (w * x);
        matrix.m22 = 1f - 2f * SetSquare(x) - 2f * SetSquare(y);
        matrix.m23 = 0.0f;

        matrix.m30 = 0.0f;
        matrix.m31 = 0.0f;
        matrix.m32 = 0.0f;
        matrix.m33 = 0.0f;

        float qw = Mathf.Sqrt(1f + matrix.m00 + matrix.m11 + matrix.m22) / 2;
        float wq = 4 * qw;
        float qx = (matrix.m21 - matrix.m12) / wq;
        float qy = (matrix.m02 - matrix.m20) / wq;
        float qz = (matrix.m10 - matrix.m01) / wq;
        return new Quaternion(qx, qy, qz, qw);
    }

矩阵转四元数的底层算法:

public Quaternion MatrixToQuaternion(Matrix4x4 matrix)
    {
        float qw = Mathf.Sqrt(1f + matrix.m00 + matrix.m11 + matrix.m22) / 2;
        float w = 4 * qw;
        float qx = (matrix.m21 - matrix.m12) / w;
        float qy = (matrix.m02 - matrix.m20) / w;
        float qz = (matrix.m10 - matrix.m01) / w;
        return new Quaternion(qx, qy, qz, qw);
    }

四元数转欧拉角的底层算法实现:
这里的四元数转欧拉角我要特别做一下说明,这里我有四种实现方式,其中有三种是解决个别角度问题的

可以直接拿去用的算法

public Vector3 QauToE4(float x_, float y_, float z_, float w_)
    {

>         float check = 2.0f * (-y_ * z_ + w_ * x_);****
        if (check < -0.995f)
        {
            return new Vector3(
                -90.0f,
                0.0f,
                -Mathf.Atan2(2.0f * (x_ * z_ - w_ * y_), 1.0f - 2.0f * (y_ * y_ + z_ * z_)) * M_RADTODEG
            );
        }
        else if (check > 0.995f)
        {
            return new Vector3(
                90.0f,
                0.0f,
                Mathf.Atan2(2.0f * (x_ * z_ - w_ * y_), 1.0f - 2.0f * (y_ * y_ + z_ * z_)) * M_RADTODEG
            );
        }
        else
        {
            return new Vector3(
              Mathf.Asin(check) * M_RADTODEG,
                Mathf.Atan2(2.0f * (x_ * z_ + w_ * y_), 1.0f - 2.0f * (x_ * x_ + y_ * y_)) * M_RADTODEG,
                Mathf.Atan2(2.0f * (x_ * y_ + w_ * z_), 1.0f - 2.0f * (x_ * x_ + z_ * z_)) * M_RADTODEG
            );
        }
    }

解决个别角度问题的算法

public Vector3 QuaToE(float x, float y, float z, float w)
    {
        float h, p, b;

        float sp = -2.0f * (y * z + w * x);
        if (Mathf.Abs(sp) > 0.9999f)
        {
            p = 1.570796f * sp;

            h = Mathf.Atan2(-x * z - w * y, 0.5f - y * y - z * z);
            b = 0.0f;
        }
        else
        {
            p = Mathf.Asin(sp);
            h = Mathf.Atan2(x * z - w * y, 0.5f - x * x - y * y);
            b = Mathf.Atan2(x * y - w * z, 0.5f - x * x - z * z);
        }
        return new Vector3(h, p, b);
    }

    public Vector3 QuaToE2(float x, float y, float z, float w)
    {
        float h, p, b;
        float sp = -2.0f * (y * z - w * x);

        if (Mathf.Abs(sp) > 0.9999f)
        {
            p = 1.570796f * sp;
            h = Mathf.Atan2(-x * z + w * y, 0.5f - y * y - z * z);
            b = 0.0f;
        }
        else
        {
            p = Mathf.Asin(sp);
            h = Mathf.Atan2(x * z + w * y, 0.5f - x * x - y * y);
            b = Mathf.Atan2(x * y + w * z, 0.5f - x * x - z * z);
        }
        return new Vector3(h, p, b);
    }
    public Vector3 QauToE3(float x, float y, float z, float w)
    {

        Vector3 euler;
        const float Epsilon = 0.0009765625f;
        const float Threshold = 0.5f - Epsilon;

        float TEST = w * y - x * z;

        if (TEST < -Threshold || TEST > Threshold) // 奇异姿态,俯仰角为±90°
        {
            float sign = Mathf.Sign(TEST);

            euler.z = -2 * sign * (float)Mathf.Atan2(x, w); // yaw

            euler.y = sign * (float)(3.1415926f / 2.0); // pitch

            euler.x = 0; // roll

        }
        else
        {
            euler.x = Mathf.Atan2(2 * (y * z + w * x), w * w - x * x - y * y + z * z);
            euler.y = Mathf.Asin(-2 * (x * z - w * y));
            euler.z = Mathf.Atan2(2 * (x * y + w * z), w * w + x * x - y * y - z * z);
        }
        return euler;
    }

欧拉角转四元数算法:

public Quaternion E4ToQua(float x, float y, float z)
    {
        float w_, x_, y_, z_;
        x *= M_DEGTORAD_2;
        y *= M_DEGTORAD_2;
        z *= M_DEGTORAD_2;
        float sinX = Mathf.Sin(x);
        float cosX = Mathf. Cos(x);
        float sinY = Mathf.Sin(y);
        float cosY = Mathf.Cos(y);
        float sinZ = Mathf.Sin(z);
        float cosZ = Mathf.Cos(z);

        w_ = cosY * cosX * cosZ + sinY * sinX * sinZ;
        x_ = cosY * sinX * cosZ + sinY * cosX * sinZ;
        y_ = sinY * cosX * cosZ - cosY * sinX * sinZ;
        z_ = cosY * cosX * sinZ - sinY * sinX * cosZ;
        return new Quaternion(x_, y_, z_, w_);
    }

算法测试:
这里使用的unity进行的测试,不过这里提供的算法是通用的。

3D图形学在游戏开发中的,矩阵,四元数,欧拉角之间的底层转换

3D图形学在游戏开发中的,矩阵,四元数,欧拉角之间的底层转换

3D图形学在游戏开发中的,矩阵,四元数,欧拉角之间的底层转换

另外有需要云服务器可以了解下创新互联建站www.cdcxhl.com,海内外云服务器15元起步,三天无理由+7*72小时售后在线,公司持有idc许可证,提供“云服务器、裸金属服务器、高防服务器、香港服务器、美国服务器、虚拟主机、免备案服务器”等云主机租用服务以及企业上云的综合解决方案,具有“安全稳定、简单易用、服务可用性高、性价比高”等特点与优势,专为企业上云打造定制,能够满足用户丰富、多元化的应用场景需求。


本文标题:3D图形学在游戏开发中的,矩阵,四元数,欧拉角之间的底层转换-创新互联
转载源于:http://dzwzjz.com/article/djohcd.html
在线咨询
服务热线
服务热线:028-86922220
TOP