jueves, 24 de octubre de 2013

Día 131024_2 : Geometría proyectiva : Transformaciones en el plano 3D

Transformaciones en el espacio  3D, Coordenadas Homogeneas

En 2D:

Dada la matriz que transforma un punto P(x,y) en P'(x',y')


Las transformaciones posibles son: Translación, Rotación, Escalado y Cortante:



Traslación:
  • x'=x+tx
  • y'=y+ty

Escalado respecto al centro.
  • x'=Sx·x
  • y'=Sy·y
Rotación
  • x' = x·cosθ - y·sinθ
  • y' = x·sinθ + y·cosθ
Shearing
  • Cuando el desplazamiento es según el eje X
  • x' = x'+ k·y, siendo k=tgθ y θ= angulo que forma el lado inclinado con el eje y.
  • y' = y
  • Cuando el desplazimiento es según el eje Y
  • x' = x
  • y' = k·x + y, siendo k=tgθ y θ= angulo que forma el lado inclinado con el eje x.
Reflexión
Reflexión eje y
x' = x
y' = y
Reflexión eje x
x' = x
y' = -y
Reflexión y = x
x' = y
y' = x
Reflexión y = –x
x' = -y
y' = -x


Matriz de transformación homogénea en 3D

Es una Matriz 4x4 que representa la transformación de un vector de coordenadas homogéneas (x,y,z,w) de un sistema de coordenadas a otro.




Traslación:

Rotación de angulo alfa en torno al eje de giro: x, y , z.

No se usa mucho, en su lugar se usan quaterniones.





Gimbal lock ó cerrojo de cardán


  • Cardán o Gimbal con 3 ejes de rotación. Un conjunto de tres montados juntos para permitir que tres grados de libertad: de cabeceo, alabeo y guiñada. Cuando dos cardan giran alrededor del mismo eje, el sistema pierde un grado de libertad.

Combinación de rotaciones y traslaciones
  • Es posible combinar rotaciones y traslaciones básicas multiplicando las matrices correspondientes.
  • El producto NO es conmutativo: Rotar y después trasladar ≠ Trasladar y después rotar.


Ley de Lambert

Relaciona la intensidad de la luz reflejada en una superficie con la intensidad de la fuente de lulz
  • Ip = If·cosθ
siendo:
  • Ip = Intensidad de la luz que sale del plano
  • If = Intensidad que viene de una fuente de luz
  • θ = angulo que forma la dirección de la luz que viene con la normal del plano.