第一章:笛卡尔坐标系

发布时间 2023-10-21 16:31:40作者: OwlCat

第一章:笛卡尔坐标系

1. 一维数学

在进入三维的学习之前,先厘清一些关于数字系统和计数的问题。

自然数,又称计数数字。是几千年前发明的,可能是为了跟踪记录死羊(本书作者的神奇脑洞),也是数学的萌芽。将绵羊排成一排以便计数的习惯进而导致了数字排队的概念。

负债概念的出现导致了负数的发明,也导致了整数的发现,整数由自然数字和它们的负面对应物组成。

而贫困的概念导致有些人就有能力买一只羊的一部分,这导致了分数的出现,它们出现在数字排队线中整数之间的某个地方。数学家称这些数为有理数

但后来发现有些数字并不能表达为有理数,比如圆周率,而这些就是无理数。至此,实数出现了。

对自然数和整数的研究被称为离散数学,而对实数的研究则被称为连续数学。实数是一个有用的工具,可以进行工程设计。尽管“实数”中含有“实”字,但现实世界却是离散的,计算机是离散的、有限的。为此有了各种不同形式的数字(short、int、float……),用于在虚拟世界中进行计数或观测。

由于早期硬件的限制,计算机图形学的一些早期资料建议开发人员使用整数。但现在,专用浮点矢量处理器的引入使得浮点数运算比整数更快。

PS:计算机图形学第一定律:如果它看起来正确,那就是对的。差点没绷住,但这的确是作者原话

2. 二维笛卡尔空间

二维笛卡尔坐标空间由以下两条信息定义:

  1. 每个笛卡尔坐标空间都有一个“中心”,称为“原点”。
  2. 都有两条直线通过原点,称为“轴”,且在大多数常见系统中它们彼此垂直。

    无论为x轴和y轴选择了什么方向,总是可以旋转坐标空间,使+x指向右边,+y指向上方。所以,在一个特定的意义上,所有的二维坐标系都是“相等的”。

3.三维笛卡尔空间

在二维笛卡尔空间的基础上,再增加了一个轴(维度),但不能再像二维那样通过旋转的方式将坐标旋转回标准方向。有以下两种不同类型的三维坐标空间:左手坐标空间右手坐标空间

左手和右手坐标系都是完全有效的,各有不同,但无优劣之分。不同研究领域的人有不同的偏好。PS:这本书用的是左手坐标系