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文章目錄
- 點乘(Dot Product)
- 叉乘(Cross Product)
- 向量歸一化(Normalize)
- 其他作用
unity開發(fā)中我們要計算角度,判斷位置,常用點乘、叉乘、歸一化等等,我們看看他們的使用案例
點乘(Dot Product)
在Unity中的Vector3類提供了Dot()
方法來計算兩個向量的點乘。點乘的結(jié)果是一個標量值,可以用于判斷兩個向量的方向關(guān)系或者計算投影長度等。
Vector3 vectorA = new Vector3(1, 2, 3);
Vector3 vectorB = new Vector3(4, 5, 6);float dotProduct = Vector3.Dot(vectorA, vectorB);// 如果dotProduct > 0,表示vectorA和vectorB大致指向同一方向;
// 如果dotProduct < 0,表示vectorA和vectorB大致指向相反方向;
// 如果dotProduct = 0,表示vectorA和vectorB互相垂直。
叉乘(Cross Product)
Unity中的Vector3類也提供了Cross()
方法來計算兩個三維向量的叉乘。叉乘結(jié)果是一個新的向量,其方向垂直于原兩個向量所在的平面,并遵循右手定則。
Vector3 vectorA = new Vector3(1, 0, 0); // 假設(shè)是X軸正方向
Vector3 vectorB = new Vector3(0, 1, 0); // 假設(shè)是Y軸正方向Vector3 crossProduct = Vector3.Cross(vectorA, vectorB); // 結(jié)果應(yīng)該是Z軸正方向的單位向量// 在Unity中,常利用叉乘來計算面法線、旋轉(zhuǎn)軸等信息。
向量歸一化(Normalize)
Normalize()
方法用于將一個非零向量轉(zhuǎn)換為單位向量,即模長為1但方向保持不變的向量。這對于描述方向而不關(guān)心大小的場合非常有用,如光源、觀察方向、表面法線等。
Vector3 nonNormalizedVector = new Vector3(3, 4, 5); // 長度不為1的向量Vector3 normalizedVector = Vector3.Normalize(nonNormalizedVector); // 此時normalizedVector的長度為1// 在Unity中,例如我們想要獲取某個物體朝向的方向,而不關(guān)心其速度或力的大小時,就會使用歸一化向量。
其他作用
當然,向量的點乘、叉乘以及歸一化在Unity和其他游戲引擎或計算機圖形學(xué)領(lǐng)域中還有更多的應(yīng)用:
點乘(Dot Product):
- 計算角度:通過點乘可以求出兩個單位向量之間的夾角余弦值,進而得到角度。例如,在計算物體與光源的照射角度時會用到。
float angleInRadians = Mathf.Acos(Vector3.Dot(normalizedVectorA, normalizedVectorB));
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投影長度:如果需要計算一個向量在另一個向量方向上的投影長度,也可以使用點乘。
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光照模型:在Phong光照模型中,點乘用于計算表面法線與光線方向的夾角影響漫反射光強。
叉乘(Cross Product):
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平面法線:在三維空間中,可以通過兩個不共線的向量進行叉乘來獲取所在平面的法線向量。
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旋轉(zhuǎn)軸:在旋轉(zhuǎn)操作中,確定一個旋轉(zhuǎn)軸通常需要通過兩個非平行的方向向量叉乘得到。
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力矩計算:在物理學(xué)模擬中,計算力對物體產(chǎn)生的力矩需要用到叉乘,即力矢量和力臂(從轉(zhuǎn)動軸到力的作用點)的叉乘。
向量歸一化(Normalize):
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方向處理:在許多情況下,我們只關(guān)心物體的朝向而不關(guān)心其速度或大小,這時將速度或加速度向量歸一化,就可以得到方向信息。
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紋理坐標生成:在某些高級渲染技術(shù)如環(huán)境映射中,通過歸一化的視線方向向量來查詢立方體貼圖等。
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單位向量陣列構(gòu)建:在構(gòu)建球形或圓柱形的法線貼圖時,需要創(chuàng)建一系列均勻分布的單位向量,這就要用到歸一化操作。
總結(jié)來說,在Unity開發(fā)過程中,點乘、叉乘和歸一化是非?;厩覍嵱玫牟僮?#xff0c;廣泛應(yīng)用于碰撞檢測、物理模擬、光照計算、相機控制等多個領(lǐng)域。
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