四元数角是一种用四元数表示空间方位的数学方法。每个方位都可被表示为一个四元数,这个四元数的模长为1,其中W是一个实数,X、Y、Z是虚数。四元数角比欧拉角更加有效,因为在旋转和转换时不会发生万向节死锁,也更加容易进行插值计算。
同时,四元数角在电脑图形学和游戏引擎中也非常常见。比如在Unity3D中,旋转就是通过四元数计算得出的。
轴角是一种由向量和角度表示方向的方式。相比于欧拉角和四元数角,轴角的优点是旋转计算更加简单,而且不容易出现万向节死锁等问题。此外,轴角还方便插值计算,在机器人控制中也非常常用。
轴角旋转的计算方法也比较简单,只需要将旋转的向量单位化,然后将旋转的角度乘上单位向量即可。
笛卡尔参数角是一种用来表示旋转方位的方法,数学意义上与四元数等效,但它所包含的数学概念更为直观明了。笛卡尔参数简单来说就是由三个参数表示的三维向量。其中一个参数为实数,其余两个参数为虚数。
相比于四元数,笛卡尔参数更为容易组合,也更加直观。此外,笛卡尔参数的数值变化也比较平滑,是一种非常合适的旋转表示方式。
矩阵角是一种用来表示旋转方位的方法,本质上是将旋转矩阵的各项系数进行展开,最终得到九个实数向量。
矩阵角对于计算机图形学和游戏引擎中的旋转计算非常重要,因为它可以将所有形式的旋转转化为一种简单的矩阵形式。
但矩阵角也有自身的不足之处,它在进行旋转计算时可能会产生误差和计算量较大的问题。