gltf旋转矩阵

gltf旋转矩阵
gltf旋转矩阵
众所周知，图形学中的机械旋转早已奉为经典，而旋转矩阵则成为旋
转变换的重要工具。

而在三维图形库中，通常会采用gltf格式来描述三维模型，本文就来谈一谈gltf中的旋转矩阵。

一、glft格式简介
glft是一种可扩展的三维模型文件格式，它允许使用PBR（物理渲染）材质、带动画的骨骼、动画蒙皮、变形动画等特性，让用户在3D体验
上更加的真实。

简单来说，glft就是3D模型的一个文件格式，并且
gltf支持JSON格式，这使得它成为了前端三维模型展示的良好选择。

二、旋转矩阵概念
旋转矩阵是二维或者三维空间中的旋转变换，可以用矩阵乘法来表示。

在3维空间中，旋转矩阵通常采用欧拉角作为参数。

而gltf的旋转矩阵则采用四元数来表示，四元数可以容易地转换为旋转矩阵。

在gltf模型中，旋转矩阵用一个包含四个元素(x,y,z,w)的数组表示，即[ x, y, z, w]。

三、旋转矩阵在gltf中的使用
gltf模型通过使用旋转矩阵来描述物体的旋转，这个旋转在三维世界中
沿着某个轴进行。

在glTF中，旋转矩阵是以四元数的形式来表示的。

对于一个三维向量v = [x ,y ,z]，在旋转矩阵R = [x, y, z, w]的作用下，变为：
v' = R * v * R-1
其中R-1是R的逆矩阵，v‘是被变换过之后的向量。

在javascript中，对于四元数的表示可以用一下代码：
const quaternion = [x, y, z, w];
const x = quaternion[0];
const y = quaternion[1];
const z = quaternion[2];
const w = quaternion[3];
const x2 = x + x; const y2 = y + y; const z2 = z + z;
const xx = x * x2; const xy = x * y2; const xz = x * z2;
const yy = y * y2; const yz = y * z2; const zz = z * z2;
const wx = w * x2; const wy = w * y2; const wz = w * z2;
const matrix = [
1 - (yy + zz), xy - wz, xz + wy, 0,
xy + wz, 1 - (xx + zz), yz - wx, 0,
xz - wy, yz + wx, 1 - (xx + yy), 0,
0, 0, 0, 1,
];
其中matrix就是该四元数对应的旋转矩阵。

四、旋转矩阵对视图的影响
旋转矩阵实际上就是将三维向量在三维空间中沿着某个轴进行旋转。

这种旋转矩阵是非线性的，因此旋转对视图的影响非常显著。

例如，一个x轴的旋转会使观察者在y-z平面上看到一个旋转的询号；
而一个y轴的旋转会使观察者在x-z平面上看到一个旋转的逆时针箭头。

总之，glft的旋转矩阵使用起来十分简便，只需要用四元组即可完成旋
转变换。

然而，旋转本身对视图的影响很大，因此需要在实际应用中
注意细节。