在空间中映射游戏资产 - 探索变换的概念和应用

见解分享

2023-11-22 14:15:18

游戏开发离不开变换。变换，是将对象从一个空间映射到另一个空间的操作，为游戏对象带来位置、方向等的变化，从而构建了一个动态的世界。

为什么学习变换？

变换在游戏中扮演着重要的角色，它能够带来多种游戏效果：

创建动态世界 ：通过应用变换，游戏对象可以移动、旋转和缩放，从而为游戏带来动态和交互性。
实现相机控制 ：变换用于控制相机的移动、旋转和缩放，从而实现玩家对游戏世界的不同视角。
进行碰撞检测 ：变换用于检测游戏对象之间的碰撞，从而避免游戏对象穿过彼此或超出游戏世界边界。
优化游戏性能 ：通过应用变换，可以优化游戏性能。例如，可以通过缩放游戏对象来减少渲染的负担。

二维与三维的变换

变换可以应用于二维空间和三维空间。在二维空间中，变换通常用于平移、旋转和缩放对象。而在三维空间中，变换还包括透视变换和投影变换。

变换的类型

平移：平移是指将对象在空间中移动一段距离，而不会改变其大小或方向。

旋转：旋转是指将对象绕着某个轴旋转一定角度，而不会改变其大小或位置。

缩放：缩放是指将对象的大小改变一定的比例，而不会改变其位置或方向。

透视变换：透视变换是指将三维对象投影到二维平面上，从而产生透视效果。

投影变换：投影变换是指将三维对象投影到另一个三维空间上，从而产生不同的视角。

变换矩阵

变换可以使用矩阵来表示。矩阵是一种二维数组，它可以用于表示对象的平移、旋转、缩放、透视变换和投影变换。

齐次坐标系

齐次坐标系是一种将三维点表示为四维向量的坐标系。齐次坐标系可以简化变换的计算，并且可以用于表示透视变换和投影变换。

示例代码

// 平移对象
glm::vec3 position = glm::vec3(1.0f, 2.0f, 3.0f);
glm::mat4 translationMatrix = glm::translate(glm::mat4(1.0f), position);

// 旋转对象
glm::vec3 axis = glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f);
float angle = glm::radians(45.0f);
glm::mat4 rotationMatrix = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), angle, axis);

// 缩放对象
glm::vec3 scale = glm::vec3(2.0f, 2.0f, 2.0f);
glm::mat4 scaleMatrix = glm::scale(glm::mat4(1.0f), scale);

// 将对象变换到世界空间
glm::mat4 worldMatrix = translationMatrix * rotationMatrix * scaleMatrix;