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  • 世界坐标

    千次阅读 热门讨论 2015-10-23 10:26:46
    世界坐标系下,各个关节点的位置计算

            世界坐标是最直观反映人体在世界坐标系下运动位置的变化信息,对分析运动行为有重要的作用。下面介绍如何根据ASF/AMC文件计算人体各个关节的世界坐标。

            根据前面讲的ASF/AMC文件的格式,可以知道人体运动可以看做是通过根节点root的平移以及其他关节绕其父关节的旋转构成的,其中人体的朝向由根节点root相对于世界坐标系的旋转所决定的,其他关节根据各自的自由度,相对于其父关节为坐标原点的局部坐标系旋转。这种父节点的运动带动其子节点的运动,叫做层次化的运动描述方法。计算某个关节世界坐标系时,首先要追溯到根节点,然后依次逐层计算到目标关节。

             由AMC文件可知根节点root相对于世界坐标系的平移向量Troot和旋转向量Rroot 以及任意一个关节i相对于其父关节的旋转向量Ri,由ASF文件可知人体任意一个骨骼的长度Li和任意一个关节 i 在以其父节点为原点的相对坐标系下的位置P0(x,y,z)。那么第k个关节的世界坐标Pk(x,y,z)可以通过下式计算:


    根据上式,胸部关节thorax在世界坐标系下的位置可以通过下式得到:


    附人体人体骨架图:



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  • transform.InverseTransformPoint(/*一个世界坐标*/Vector3.zero);//转成相对于transform的 局部坐标 transform.TransformPoint(/*一个transform的局部坐标*/Vector3.zero);//转成世界坐标 安利两个方法,扒从元...
      transform.InverseTransformPoint(/*一个世界坐标*/Vector3.zero);//转成相对于transform的 局部坐标
                transform.TransformPoint(/*一个transform的局部坐标*/Vector3.zero);//转成世界坐标

    安利两个方法,扒从元数据时看到的,刚好用的上,顺便推荐给大家。

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  • 博客对Unity内坐标系的转换和API进行一个总结和原理推测解析Unity内的坐标系组成世界坐标将游戏内的游戏空间理解为"世界",世界坐标系对等于游戏空间坐标系,游戏中的transform.position或者transform.rotation的...

    博客对Unity内坐标系的转换和API进行一个总结和原理推测解析

    Unity内的坐标系组成

    世界坐标

    将游戏内的游戏空间理解为"世界",世界坐标系对等于游戏空间坐标系,游戏中的transform.position或者transform.rotation的信息都是基于世界坐标系

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    世界坐标示意

    视图坐标

    视图坐标是对游戏显示视图的一个归一化的描述,其中左下角为(0,0),右上角为(0,1),在需要对显示视图进行分屏处理时,可以通过设置Camera上的ViewPort Rect属性来进行屏幕分屏渲染

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    视图坐标示意

    屏幕坐标

    屏幕坐标是对屏幕像素(分辨率)的位置的描述,其中左下角为(0,0),右上角为(Screen.width,Screen.height),比如游戏分辨率为1280*720,则Screen.width=1280,Screen.height=720。

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    屏幕坐标示意

    观察坐标

    Unity中的游戏画面始终由摄像机来提供,观察坐标是已渲染该游戏体的摄像机坐标为原点的相对坐标。

    Unity提供的坐标转换API

    //1.屏幕转世界坐标

    Camera.main.ScreenToWorldPoint();

    !需要注意的是屏幕转世界坐标的时候要注意坐标的z值,z值为目标与相机的z轴差值

    //2.世界转屏幕坐标

    Camera.main.WorldToScreenPoint();

    //3.世界转视口坐标

    Camera.main.WorldToViewportPoint();

    //4.视口转世界坐标

    Camera.main.ViewportToWorldPoint();

    //5.视口转屏幕坐标

    Camera.main.ViewportToScreenPoint();

    //6.屏幕转视口坐标

    Camera.main.ScreenToViewportPoint();

    原理推测解析

    反汇编后发现引用的是c++代码,对实现原理只做推测和解析

    世界坐标与屏幕坐标的相互转换

    我们知道游戏内的相机是一个棱锥的观察空间,计算屏幕坐标的时候,根据游戏体和摄像机的z值差与摄像机的视角角度(Field of View)通过三角函数获取到棱锥在该深度的锥形底面宽和高,根据游戏体的x,y坐标与当前地面宽高比例计算当前分辨率下的屏幕坐标

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    锥形空间

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    锥形角度

    一个简单的例子小球的坐标为(0,5,15),摄像机坐标为(0,0,0),当前屏幕分辨率为1280*720

    计算屏幕坐标Y值为:tan30°乘以z差值15,得到当前深度的锥形成像空间一半的宽度为5√3 ,由于坐标系从正中心开始,Y轴坐标5,计算映射比例为 ((5+5√3)➗10√3)*720=567.8,以下是API返回的屏幕坐标证明计算过程是正确的

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    通过API返回的坐标证明Y轴的计算正确

    世界坐标与视口坐标的相互转换

    看懂世界坐标转屏幕坐标的原理后自然就明白了世界坐标转视口坐标的原理,只计算比例后就是屏幕坐标

    屏幕坐标与视口坐标的相互转换

    很简单,直接计算与分辨率的比例即可

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  • 世界坐标: transform.position获取的是世界坐标   屏幕坐标: 单位像素 屏幕左下角(0,0)右上角(Screen.width,Screen.height) Screen.width = Camera.main.pixelWidth; Screen.height = Camera.main....

    世界坐标:
    transform.position获取的是世界坐标

     

    屏幕坐标:
    单位像素
    屏幕左下角(0,0)右上角(Screen.width,Screen.height)
    Screen.width = Camera.main.pixelWidth;
    Screen.height = Camera.main.pixelHeight;
    可通过Input.mousePosition获取屏幕坐标

     

    视口坐标:
    屏幕左下角(0,0)右上角(1,1)
    视口坐标是一个3D坐标,z轴是相对于相机而言。

     

     

    GUI坐标:
    通过OnGUI()方法绘制UI时使用的坐标。
    单位像素
    屏幕左上角(0,0) 右下角(Screen.width,Screen.height)

     

     

     

     

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    本地坐标和世界坐标
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