计算机图形学中 4x4 矩阵的行列式有什么用处吗?

Is there any use for the determinant of a 4x4 matrix in computer graphics?

在我见过的大多数图形库中,有一些函数 returns 来自 3x3 和 4x4 矩阵的行列式,但我不知道你什么时候真正需要在 3D 计算机图形中使用行列式.

在 3D 图形编程中使用行列式有哪些示例?

超出我的想象...

如果行列式为 0,则矩阵无法反转,了解这一点很有用。

如果行列式为负,则经过矩阵变换的对象将像在镜子中一样反转(左手变为右手,反之亦然)

对于3x3矩阵,对象的体积在被矩阵变换时会乘以行列式。了解这一点可能有助于确定渲染对象时要使用的细节级别/多边形数量。

3D矢量图形

使用了 ,我们需要可以通过(子)行列式计算的 booth 正矩阵和逆矩阵。但是对于正交矩阵,有更快更准确的方法,比如

  • .

许多交集测试使用行列式(或可以转换为使用行列式),尤其是对于二次方程(椭圆体,...)例如:

  • ray and ellipsoid intersection accuracy improvement

正如 Matt Timmermans 建议的那样,您可以决定您的矩阵是可逆的还是 left/right 可逆的,这对于检测矩阵中的错误(精度下降)或在格式或引擎之间移植骨架等很有用

而且我确信它在矢量数学中还有很多其他用途(IIRC IGES 将它们用于旋​​转表面,叉积是行列式,...)

内切圆测试是计算 Voronoi 图和 Delaunay 三角剖分的关键原语。它由 4x4 行列式的符号给出。

(图片来自https://www.cs.cmu.edu/~quake/robust.html