真實感渲染:模型變換

大家好~本課程爲“真實感渲染”的線上課程,從0開始,介紹相關的圖形學算法和數學基礎,給出詳細的數學推導、僞代碼和實現代碼,最終帶領大家開發出基於物理的渲染器

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回顧相關課程

  • 有哪些3D變換?
  • 爲什麼要引入“齊次座標”?
  • 如何進行組合變換?

爲什麼要學習本課

  • 3D世界是如何投影到2D屏幕的?
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  • 什麼是模型變換?

主問題:3D世界是如何投影到2D屏幕的

  • 生活中有哪些例子應用了3D到2D的投影?
    答:相機照相
  • 請以相機照相爲例,說明投影有哪些步驟?
    答: 擺放物體;擺放相機;按下快門照相

主問題:什麼是模型變換

爲什麼要進行“模型變換”

  • “模型變換”對應相機照相的哪個步驟?
    答:擺放物體
  • 所以“模型變換”是3D世界投影到2D屏幕的第一步

主問題:什麼是模型變換

  • 什麼是本地座標系?
    答:本地座標系是以物體自身位置作爲原點,表示物體間相對位置和方向
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  • 什麼是世界座標系?
    答:世界座標系是場景中所有的物體都統一遵守的座標系,它標註了每個物體在世界中的唯一位置方向信息
    image

  • 可以通過哪幾個3D變換來變換圖中的立方體?
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    image

答:
image

  • 此處的組合變換公式是什麼?

\[? \begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ 1 \end{bmatrix} \\ 其中:後者爲模型的一個點在本地座標系的座標 \]

答:

\[STR \begin{bmatrix} x \\ y \\ z \\ 1 \end{bmatrix} \]

  • 此處的模型矩陣是什麼?
    答: \( M_{model} = STR \)
  • 所以說,什麼是模型變換?
    答:模型變換是將物體從“本地座標系”變換到“世界座標系”。
    具體就是將物體的某個點與模型矩陣相乘,使該點從“本地座標系”變換到“世界座標系”

結學

  • 什麼是模型變換?
  • 爲什麼相機照相中的“擺放物體”是在進行模型變換?

總結

  • 請總結本節課的內容?
  • 請回答開始的問題?

參考資料

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