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【Flutter 专题】45 图解矩阵变换 Transform 类 (二)

发布于: 2 小时前
【Flutter 专题】45 图解矩阵变换 Transform 类 (二)

      小菜刚学习了 Transform 类,其核心部分在于矩阵变换,而矩阵变换是由 Matrix4 处理的,且无论是如何的平移旋转等操作,根本上还是一个四阶矩阵操作的;接下来小菜学习一下 Matrix4 的基本用法;

基本构造

Matrix4(double arg0, ... double arg15)

      Matrix4 默认构造函数由 16 个参数,从左到右从上到下依此排列为一个四阶矩阵;


transform: Matrix4(1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0),
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Matrix4.identity()

      Matrix4.identity() 会初始化一个如上的 Matrix4,可在此基础上进行其他矩阵操作;


transform: Matrix4.identity(),transform: Matrix4.identity()..rotateZ(pi / 4),
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Matrix4.zero()

      Matrix4.zero() 会初始化一个所有参数值为 0 的空矩阵,在此基础上设置具体的变化矩阵;查看源码所有的初始化都是从 Matrix4.zero() 开始的;


transform: Matrix4.zero(),transform: Matrix4.zero()..setIdentity(),
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Matrix4.fromList()

      Matrix4.fromList()List<double> 列表中数据赋值进入 Matrix4(double arg0, ... double arg15) 类似;


List<double> list = [1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0];transform: Matrix4.fromList(list),
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Matrix4.copy()

      Matrix4.copy() 拷贝一个已有的 Matrix4


transform: Matrix4.copy(Matrix4.identity()),
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Matrix4.columns()

      Matrix4.columns() 由四个 4D 列向量组成;


import 'package:vector_math/vector_math_64.dart' as v;
transform: Matrix4.columns( v.Vector4(1.0, 0.0, 0.0, 0.0), v.Vector4(0.0, 1.0, 0.0, 0.0), v.Vector4(0.0, 0.0, 1.0, 0.0), v.Vector4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)),
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Matirx4.inverted()

      Matrix4.inverted() 为逆向矩阵,与原 Matrix4 矩阵相反(矩阵坐标沿着左对角线对称);


transform: Matrix4.inverted(Matrix4.fromList(list)),
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Matrix4.outer()

      Matrix4.outer() 为两个四阶矩阵的合并乘积,注意两个四阶矩阵的先后顺序决定最终合并后的矩阵数组;


transform: Matrix4.outer(v.Vector4(1.0, 1.0, 1.0, 1.20), v.Vector4.identity()),transform: Matrix4.outer(v.Vector4.identity(), v.Vector4(1.0, 1.0, 1.0, 1.20)),
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Scale 缩放构造方法

Matrix4.diagonal3()

      Matrix4.diagonal3() 通过 Vector3 设置缩放矩阵;


transform: Matrix4.diagonal3(v.Vector3(2.0, 1.0, 1.0)),transform: Matrix4.diagonal3(v.Vector3.array([2.0, 2.0, 2.0])),
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      分析 Vector3 两种构造方法,三个参数分别对应 x / y /z 轴方向缩放;


factory Vector3(double x, double y, double z) =>      new Vector3.zero()..setValues(x, y, z);      factory Vector3.array(List<double> array, [int offset = 0]) =>      new Vector3.zero()..copyFromArray(array, offset);
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Matirx4.diagonal3Values()

      Matrix4.diagonal3Values() 类似于将上述构造方法提取出来,直接对三个参数进行缩放赋值;


transform: Matrix4.diagonal3Values(2.0, 1.0, 1.0),
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      分析 diagonal3Values 源码,发现 Matrix4 矩阵中坐对角线上的值分别对应 x / y / z 轴方向的缩放;


factory Matrix4.diagonal3Values(double x, double y, double z) =>    new Matrix4.zero()      .._m4storage[15] = 1.0      .._m4storage[10] = z      .._m4storage[5] = y      .._m4storage[0] = x;
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Transform 平移构造方法

Matrix4.translation()

      Matrix4.translation 同样通过 Vector3 构造方法的各参数设置矩阵平移量;水平向右为 x 轴正向,竖直向下为 y 轴正向;


transform: Matrix4.translation(v.Vector3(10.0, 10.0, 10.0)),transform: Matrix4.translation(v.Vector3.array([-10.0, -10.0, 10.0])),
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Matrix4.translationValues()

      Matrix4.translationValues() 将矩阵平移量直接赋值展示;


transform: Matrix4.translationValues(10.0, 10.0, 10.0),
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      分析 translationValues 源码,Matirx4 四阶矩阵中第四行前三列分别对应 x / y / z 轴方向的偏移量;


factory Matrix4.translationValues(double x, double y, double z) =>    new Matrix4.zero()      ..setIdentity()      ..setTranslationRaw(x, y, z);
void setTranslationRaw(double x, double y, double z) { _m4storage[14] = z; _m4storage[13] = y; _m4storage[12] = x;}
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Rotation 旋转构造方法

Matrix4.rotationX()

      Matrix4.rotationX() 沿 x 轴方向旋转;


transform: Matrix4.rotationX(pi / 3),
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      分析源码,四阶矩阵中,index5/6/9/10 共同操作旋转弧度;


void setRotationX(double radians) {    final double c = math.cos(radians);    final double s = math.sin(radians);    _m4storage[0] = 1.0;  _m4storage[1] = 0.0;    _m4storage[2] = 0.0;  _m4storage[4] = 0.0;    _m4storage[5] = c;    _m4storage[6] = s;    _m4storage[8] = 0.0;  _m4storage[9] = -s;    _m4storage[10] = c;   _m4storage[3] = 0.0;    _m4storage[7] = 0.0;  _m4storage[11] = 0.0;}
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Matrix4.rotationY()

      Matrix4.rotationY() 沿 y 轴方向旋转;


transform: Matrix4.rotationY(pi / 3),
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      分析源码,四阶矩阵中,index0/2/8/10 共同操作旋转弧度;


void setRotationY(double radians) {    final double c = math.cos(radians);    final double s = math.sin(radians);    _m4storage[0] = c;    _m4storage[1] = 0.0;    _m4storage[2] = -s;   _m4storage[4] = 0.0;    _m4storage[5] = 1.0;  _m4storage[6] = 0.0;    _m4storage[8] = s;    _m4storage[9] = 0.0;    _m4storage[10] = c;   _m4storage[3] = 0.0;    _m4storage[7] = 0.0;  _m4storage[11] = 0.0;}
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Matrix4.rotationZ()

      Matrix4.rotationZ() 沿 z 轴方向旋转;


transform: Matrix4.rotationZ(pi / 3),
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      分析源码,四阶矩阵中,index0/1/4/5 共同操作旋转弧度;


void setRotationZ(double radians) {    final double c = math.cos(radians);    final double s = math.sin(radians);    _m4storage[0] = c;    _m4storage[1] = s;    _m4storage[2] = 0.0;   _m4storage[4] = -s;    _m4storage[5] = c;     _m4storage[6] = 0.0;    _m4storage[8] = 0.0;   _m4storage[9] = 0.0;    _m4storage[10] = 1.0;  _m4storage[3] = 0.0;    _m4storage[7] = 0.0;   _m4storage[11] = 0.0;}
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Skew 斜切

Matrix4.skewX()

      上一篇博客稍稍介绍过,skewX() 是沿 x 轴方向斜切;


transform: Matrix4.skewX(pi / 6),
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      分析源码,四阶矩阵中,第二行第一列元素对应斜切值,即三角函数中 tan


factory Matrix4.skewX(double alpha) {    final Matrix4 m = new Matrix4.identity();    m._m4storage[4] = math.tan(alpha);    return m;}
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Matrix4.skewY()

      skewY() 是沿 y 轴方向斜切;


transform: Matrix4.skewY(pi / 6),
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      分析源码,四阶矩阵中,第一行第二列元素对应斜切值,即三角函数中 tan


factory Matrix4.skewY(double beta) {    final Matrix4 m = new Matrix4.identity();    m._m4storage[1] = math.tan(beta);    return m;}
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Matrix4.skew()

      skew() 是沿 x / y 轴方向斜切;


transform: Matrix4.skew(pi / 6, pi / 6),
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      分析源码,四阶矩阵中,将上述两个元素结合展示效果;


factory Matrix4.skew(double alpha, double beta) {    final Matrix4 m = new Matrix4.identity();    m._m4storage[1] = math.tan(beta);    m._m4storage[4] = math.tan(alpha);    return m;}
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组合构造

Matrix4.compose()

      Matrix4.compose() 可以将平移/旋转/缩放共同组合操作绘制;


transform: Matrix4.compose(v.Vector3(10.0, 10.0, 10.0), v.Quaternion.random(math.Random(10)), v.Vector3(1.5, 1.0, 1.0)),
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      分析源码,三个参数分别对应平移量/旋转量/缩放量;旋转量用到了欧拉旋转,小菜还不是很理解,只是在测试中用了 v.Quaternion.random() 的一个构造方法,还有待深入探索;


factory Matrix4.compose(        Vector3 translation, Quaternion rotation, Vector3 scale) =>    new Matrix4.zero()      ..setFromTranslationRotationScale(translation, rotation, scale);
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      Matirx4 涉及的范围很广泛,还有很多方法小菜没有研究到,只是尝试了一些常用的构造方法,若有错误的地方请多多指导!


来源:阿策小和尚

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还未添加个人签名 2021.05.13 加入

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