四元數解析

四元數對遊戲開發來說是一個繞不過的知識點。四元數之所以比歐拉角好用,是因爲四元數沒有萬向節死鎖,並且可以很方便的對旋轉軸增量旋轉,計算量較小。簡單總結一下:

四元數當然由四個部分組成,一般描述爲: q = ( x, y, z, w ),其中 x, y, z是複數,具體是:q = { xi,yj,zk, w}

四元數用來表示繞着某個軸旋轉,q裏面的xyz部分表示旋轉軸,w表示旋轉的角度。

複數的定義是:i^{2} = -1

共軛複數:

  複數F_{} = a + bi ,那麼他的共軛複數是  F^{'} = a - bi,也就是實部相同,虛部取負。

四元數的旋轉表示:

有一個三維空間的點w(4,4,4),繞着(1,2,3)的軸旋轉30°,計算旋轉後的座標。

第一步:構建四元數。 w = (4,4,4,0)

第二步:構建旋轉四元數。 q = ( cos\frac{\Theta }{2} * 1, sin\frac{\Theta }{2} *2,sin\frac{\Theta }{2} *3, 0)

第三部:根據旋轉公式得到 W^{'} = q * W * q^{-1}

四元數的旋轉公式: W^{'} = q * W * q^{-1}

四元數角度增量是四元數的乘法運算

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