第三章:多坐标系

第一节：为什么要有多坐标系

　　当我们使用一个坐标系来描绘整个场景的时候，场景中的任意点都可以用该坐标系描述，此时如果有一只羊一遍摇动着耳朵，一边走，这个时候如果进行坐标的转换会发现异常的麻烦，此时如果我们把羊看做整体，羊的移动问题就可以用这个坐标系解决，但是这只该死的羊还摇动耳朵，这时候我们应该以羊为坐标系，羊的耳朵移动是在羊这个坐标系的基础上就简单了。

第二节：世界坐标系

1.世界坐标系的概念

　　世界坐标系是一个特殊的坐标系，它建立了描述其他坐标系所需要的参考框架。世界坐标系就是最大的坐标系，世界坐标系也被称为全局坐标系或者宇宙坐标系。

2.关于世界坐标系的常见问题

• 世界坐标系的典型问题都是关于初始位置和环境的。如下
• 每个物体的位置和方向
• 摄像机的位置和方向
• 世界中每一点的地形是什么（如山丘，建筑，湖泊等）
• 各物体从哪里来到哪里去（NPC的运动策略）

第三节：物体坐标系

1.物体坐标系的概念

　　物体坐标系是和特定物体相关联的坐标系，每个物体都有他们独立的坐标系，当物体移动或者改变方向的时候，和该物体相关联的坐标系将随之移动或改变方向。例如，我们每个人都带着自己的坐标系，如果我告诉你“向前一步走”是指在物体坐标系中向前走，当我告诉你“向北一步走”，此时的向北是在世界坐标系的基础上，因为前后左右是物体坐标系自己知道的，但是东西南北是在世界坐标系下衍生出来的概念。

　　还有一个简单的例子，例如我询问你车里的音响是在哪，即使你在潍坊，你也不能告诉我在潍坊，而是告诉我在车的哪里，应该说在车门上。这个时候就是以物体坐标系为基础，而不是世界坐标系。

2.物体坐标系常见问题

•  周围有互相作用的物体吗？（我需要攻击他吗）
• 哪个方向？在我前面吗？我左边一点？（我应该是射击它还是逃跑）

第四节：摄像机坐标系

1.摄像机坐标系的概念

　　摄像机坐标系是和观察者密切相关的坐标系。摄像机坐标系和屏幕坐标系相似，差别在于摄像机坐标系处于3D空间中，而屏幕坐标系是在2D平面里，可以理解摄像机坐标的获取视景展示在屏幕上。摄像机坐标系可以理解为特殊的“物体坐标系”，摄像机坐标系中，摄像机在原点，x轴向右，z轴向前（摄像机的拍摄方向），y轴向上（不是世界的上方，而是摄像机本身的上方，如果放反了，拍出来的就是反的效果）

　　

2.摄像机坐标系常见的问题

• 3D空间中的给定点在摄像机前方吗？
• 3D空间中给定点是在屏幕上，还是超出了摄像机平截锥体的左右上下边界？（平截锥体就是摄像机能观察到的金字塔区域）
• 某个物体是否在屏幕上？它的部分在，或全部不在？
• 两个物体，谁在前面？（该问题称作可见性检测）

第五节：惯性坐标系

1.惯性坐标系的概念

　　有时候，好的术语是引领人们正确理解主题的关键。为了简化世界坐标系到物体坐标系的转换，人们引入了一种新的坐标系，称作惯性坐标系，意思是在世界坐标系到物体坐标系的“半途”。惯性坐标系的原点与物体坐标系的原点相重合，并且惯性坐标系的轴平行于世界坐标系的轴。

　　

　　上图中，物体坐标系（Object Space）的坐标点要转换到世界坐标系（World Space）中，就需要实用惯性坐标系（Inertial Space）作为过渡。