這兩天在準備面試,然后復習了下數學的東西,好多東西以前基礎不好,就是走馬觀花的看一下,過了一段時間立馬就忘記了,索性記下來的好。這里的3D空間都是右手坐標系,向量為列為主
一,法線變換乘WorldView矩陣的逆的轉置
肯定不是直接乘worldView矩陣了,推導其實很簡單,(像我這樣腦子不行的只能看完了感慨了)設原mesh上一個頂點為v,其法線為n,WorldViewMatrix為Mwv,那么在object space里,滿足v dot n == 0,以此我們可以換個形式表示,也就是(v)T * n == 0, (1x4和4x1的矩陣相乘實際就是點乘了),那么在變換之后,設變化后的頂點為v',變換后的法線為n',那么同樣也需要滿足這個條件,
(v')T * n' == 0, 而v' = Mwv * v,
代入=> (Mwv * v)T * n' == 0 => vT * MwvT * n' == 0, 而n'等于Mn * n(我們要求的),
=>vT * (MwvT * Mn )* n == 0 ,而(v)T * n == 0, 那么中間的(MwvT * Mn )== I => Mn = (MwvT)-1,而因為方陣(當然得有逆的情況。。)的逆的轉置等于轉置的逆,所以就能證明出來咯~。我剛想了下,應該行為主的結果也是一樣的,這里錯了話,望糾正。
二,判斷點是否在三角形內準備筆試的時候正好看到這道題,以前在ogre代碼里也看到過,但原理沒深究過,google中文搜了下,貌似沒什么講的很好的,英文一搜就搜到了很多非常詳細的。這里就做個整理吧,省得和我一樣的搜兩次了~~。設三角形ABC,點為P,(向量我就寫成行形式了~)
1,面積法,基本上是最直接低效的,點P如果在三角形內,則分割的三個三角形面積和等于ABC面積,這個不說了。
2,網上最常見的,所謂的2D叉乘法,實際上叉乘是不存在于2D空間的,只存在于3D和7D(!。。這個沒細看。反正wiki還是哪里看到的),但2D空間里我們可以用一點小技巧,就是假設一個垂直于xy平面的z軸,那么2D平面的z值則一直為0,設 向量B-A為V1(x1,y1,z1),向量P-A為V2(x2,y2,z2),根據3D叉乘公式,(x1,y1,z1) X (x2,y2,z2) = (y1z2 - y2z1, x1z2-x2z1, x1y2-x2y1),由于z為0,那么x,y則為0,所以實際2d叉乘值就是z值,其實我們得到的還是一個向量,它垂直于我們2d空間的xy平面,不管是順時針還是逆時針,我們只要按一個方向同樣再對另外兩邊做同樣的叉乘,只要得到的這三個值符號一致,這就說明點P在三角形三邊的同一側,也就是在三角形內了,其實再想想,只需要確定在兩條邊的同側,那么就是在三角形內了。
3,重心法,從二維空間上看,我們可以把p當乘以以三角形一個頂點的兩條邊向量乘以兩個標量權重的和,設這兩個權重為u,v,只要u,v大于0,且和小于1,那么P就在三角形內,所以我們下來就是求出u,v了:
=>P = A + u * (C - A)+ v * (B - A), u,v這也就是三角形的重心坐標系坐標,這就是個二元一次方程,這里我們化簡下,設P-A為v2, C - A為v0,B - A為v1,
=>v2 = u * v0 + v*v1, 乘v0,v1我們就能得到兩個方程
=>v2 * v0 = (u * v0 + v*v1)* v0, (1)
v2 * v1 = (u * v0 + v*v1)* v1, (2)
略化簡。。
=>u = ((v1 * v1)(v2 * v0) - (v1 * v0)(v2 * v1))/(((v0 * v0)(v1 * v1) - (v0 * v1)(v1 * v0))
v = ((v0 * v0)(v2 * v1) - (v0 * v1)(v2 * v0))/(((v0 * v0)(v1 * v1) - (v0 * v1)(v1 * v0))