ワールド座標系で回転

このQ&Aのポイント
  • 3Dプログラムの仕事において、ワールド座標系での回転について困っています。
  • 現在はローカル座標系での回転を行っており、相対変換を行っています。
  • ワールド座標系での回転について、適切な回転行列の求め方が知りたいです。
回答を見る
  • ベストアンサー

ワールド座標系で回転

こんにちは。3Dプログラムの仕事の指示を受けました。 3Dプログラムは無知でして見よう見まねで行っています。 現在回転行列について困っています。 正方形のモデルをY軸に45度、X軸に45度回転させようとしています。 現在はモデルのローカル座標系で回転するのでY軸の回転でローカル座標系が変わった後にX軸で回転します。これを相対変換と言えばよろしいのでしょうか。 WorldMatrix = RotationX(AngleX) ; WorldMatrix *= RotationY(AngleY) ; WorldMatrix *= RotationZ(AngleZ) ; 上記の回転ではなく、ワールド座標系で回転させたいのですが、このときの回転行列はどのようにして求めればよろしいのでしょうか? Y軸に45度回転させても座標系はそのまま。そしてX軸で45度させるためにはどのようにすればよろしいのでしょうか? わかりづらいですが添付した図のようになればと思っています。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • trytobe
  • ベストアンサー率36% (3457/9591)
回答No.1

そもそも、ローカル座標系(ご質問の場合では立方体のみに固定された座標系)についての回転の計算(回転行列)だけでは、ワールド座標系(全部の物体に共通して適用される座標系)上での回転に任意に換算する、というのは非常に面倒です。 つまり、ジオラマをつくっているときに、ビルの向きを変えるために、地面から空まで全部を回すことでビルの向きを合わせる、という難しさなのです。(ビル:ローカル座標系、ジオラマ全体:ワールド座標系、というイメージになります) もし、そういうプログラミングのライブラリがあれば、そこに例題としても載っているかと思いますので、それでなにかオモチャを手で持ちながらその回転を試行錯誤されて、一番よいライブラリ・回転行列などの演算を見つけられるしかないかと思います。

TeijigoTeatime
質問者

お礼

早々のレスありがとうございます。 ライブラリがあるかはありませんが、レスを頂いたことで頭を冷やすことができました。 いろいろ試して学習したいと思います。

関連するQ&A

  • 続、VB 座標軸の回転?

    昨日 http://okwave.jp/qa/q7871613.html で質問したものです。 プログラムを作っていて上手に動かないので再度質問です。 xx = x0 - cx yy = y0 - cy x= xx * cosA - yy * sinA + cx y= xx * sinA + yy * cosA + cy x0 = x y0 = y xx:Xの中心からの相対座標 yy:Yの中心からの相対座標 x0:Xの現在地 y0:Yの現在地 cx:三角形の中心X cy:三角形の中心Y x:座標変換後のX y:座標変換後のY A:角度 このようにプログラムしたのですが、回転をさせると渦巻き状に広がってしまいます。 以下のようにプログラミングしたつもりなのですが、うまくいきません。 悪そうな部分を教えてくれるとありがたいです。 >> リーダーの座標を実座標を差し引いて原点(0,0)とし、メンバーの座標をリーダーからの相対座標(x1,y1)(x2,y2)・・・・とします 例えばメンバー(x1,y1)をリーダー中心に半時計周りへ10度回転させた場合の、移動先の座標を(xx1,yy1)とすると・・・ θ=10度(VBではラジアン単位へ変換してください) xx1=x1 * cosθ - y1 * sinθ yy1=x1 * sinθ + y1 * cosθ これで回転して移動した先xx1、yy1が求まります。 最初に差し引いた実座標を足して戻して完成です。

  • 回転した座標系を基準とし、再回転したときの回転行列について

    x軸、y軸、z軸が互いに直角に交わる座標系を考えます。(これを座標系Aとします) 座標系Aを、原点を中心とし、各軸ごとにθxa,θya,θzaだけ回転させた座標系を座標系Bとします。 さらに、座標系Bを基準とし、各軸ごとにθxb,θyb,θzbだけ回転させた座標系を座標系Cとします。 このとき、座標系Aから見た座標系Cの回転角は、どのように計算すればよろしいでしょうか? 座標系Aを基準とした回転角で座標系Bを計算し、さらに座標系Aを基準とした回転角で座標系Cを計算し……という問題であれば、単純に回転行列を掛けていけばいいと思うのですが、 「1つ前の座標を基準とした回転角を与えられたとき、全体でどれだけ回転したか?」 を表現する方法がわからなかったので、ご教示いただければ幸いです。 何卒よろしくお願いいたします。

  • 座標系 三角関数 回転行列

    座標系 三角関数 回転行列 単位円において、θの正方向は反時計回りですがこれって右手系の座標系を採用しているからですか? x,y,zの3軸を考えると以下になってしまって混乱しています。 1.(Z軸が奥向きの場合) Y ↑ | |  --→X この座標系では、時計回りがθの正の方向ですよね? 2.(Z軸が手前向ききの場合)    Y    ↑    |    | X←-- この座標系では、反時計回りがθの正の方向ですよね? 参考書などに書かれている単位円はθの正方向は反時計回りだと認識しているのですが、その場合、2の座標系なんでしょうか? 私は、1の座標系で反時計回りを正にしているように思いました・・・ 回転行列を作ろうと思って考えた結果、自分でも混乱しています。。。 申し訳ないのですが、ご回答よろしくお願い致します。

  • オイラー角回転後座標系の回転について

    オイラー角で回転させた座標系を作成。 その座標系を更に回転させた場合の、 オイラー角を求めたいのですが、上手く行きません。 そこで質問させて下さい。 【やりたい事】 (1)まずは、右手系座標系AをZYXオイラー角(φ,θ,ψ)で回転した座標系A'を作成する。   1.最初にZ軸周りにφ回転   2.Y'軸(Y軸をZ軸周りにφ回転したもの)周りにθ回転   3.X''軸(X軸をY'軸周りにθ回転したもの)周りにψ回転 (2)次に回転後座標系A'を回転前座標系AのX軸周りにβ回転したモノを座標系A''とする。   座標系A’’のZYXオイラー角を求めたい。   (AをA''に一致する様に回転した時のZYXオイラー角を求めたいです。) 上記の様な角度は算出できるのでしょうか? 説明が分かりづらく申し訳御座いませんが、 ご回答何卒よろしくお願い致します。

  • 3次元での回転による座標変換

    3次元での回転による座標変換に関して質問があります. X軸,Y軸,Z軸の直交座標系があるとします. この座標系において,ある位置ベクトル(a1,b1,c1)がX軸,Y軸,Z軸と成す角度は,θx,θy,θzは,ベクトルの内積から算出可能だと思います. θx=a1/sqrt(a1^2+b1^2+c1^2) θy=b1/sqrt(a1^2+b1^2+c1^2) θz=c1/sqrt(a1^2+b1^2+c1^2) X,Y,Zの直交座標系を回転させて,この位置ベクトルの向きを基準としたX'軸,Y'軸,Z'軸による新しい直交座標系を設定するには,どのようにすればよいでしょうか? θx,θy,θzと各軸での回転角度は違うものという認識でいいのでしょうか? 元の座標系において,各軸回りに順番に回転させればいいかと思うのですが,どうもイメージがつかみきれません. よろしくお願い致します.

  • 回転行列が分かっているとき、基準座標に対してどれだ

    回転行列が分かっているとき、基準座標に対してどれだけ動いたかどうやって調べる? 座標系0(基準座標系)と座標系1があります。 0から1へのZYXオイラー角回転行列1R0がわかっています。 このとき,座標系1であらわされた動き(加速度)a1x,a1y,a1zを座標系0で表わすにはどう計算すればいいですか? よろしくお願いします.

  • 座標変換

    3次元(x,y,z)物体の回転でよくx軸、y軸、z軸で回転がありますが、xy平面との角度φを回転させたいときはどうすればいいでしょうか? xy平面との角度をφ回転させた後の座標(X,Y,Z)はどうなるのでしょうか? また X     x Y = T・y Z     z このような行列Tが存在するのでしょうか?

  • UCS座標の回転について

    AutoCAD LT2016を使用しています。 水平垂直でない図形(45度などに傾いた図形)に対して作図を行う場合よく、UCS座標を、ワールドでなくオブジェクトを選択して、作図したい傾いた線分などを選択して、座標を回転させるのですが。 下記のURLのようなイメージです。 http://www.g-hokuto.jp/autocad/auto007002.html 添付した画像のように一発で、思い描いた通りの座標になればいいのですが、たいがいはX軸とY軸が逆転していたり、軸の正負の向きが逆転していたり、4通り?の座標のいずれかがおみくじのようにランダムに表れてしまいます。 そういう時は添付した画像のように線分で四角形を仮に書いて、それぞれの線分を何度もクリックして望んだ座標の向きになるまで何度もコマンドを繰りかえしています。 確実にUCS座標を思った向きにする方法。またはX-Y軸だけ入れ替えるコマンドX軸(Y軸)の正負の向きだけ変えるコマンドなどありますでしょうか。

  • 回転後の座標について 5軸加工機

    今年中に、OKKの縦型マシニング機械(三菱Neomatic)に日研のNCインデックス(角度と回転ができる仕様)を載せる予定です。 使いやすくするため、テーブル回転後の座標を、変数で計算ができるプログラムを作っているのですが、うまくいかず頭をかかえてる毎日であります。 そこで、皆様の力をお願いしたく質問させていただきます。 私の希望としては、 #101=回転させたいG54からのX座標(+OR-) #102=回転させたいG54からのY座標(+OR-) #103=回転させたいG54からのZ座標(+OR-) #104=回転C(+OR-) #105=角度A(+OR-) 上記、G54座標中心からずれた数値(#101から#103)から、回転&角度(#104、#105)の数値を変更するだけで、ひねった後の座標を計算し、その答えをG55の座標系に入れるプログラムを作っているのですが、いくつか問題がある為うまくいきません。 ◎G54のワーク座標がテーブル回転中心ではない。 ◎G54のワーク座標の中心位置から、さらにずらした位置を回転させたい。 ◎X,Y,Z及び、回転軸C、角度軸A 共にプラス数値とマイナス数値があり計算が困難。 ◎回転軸C、角度軸A 共に90度以上回る。 この様な原因があり、電卓で計算した数値と変数で計算させた数値が違い、困った次第であります。 機械の特徴としては、 ◎機械座標はマイナス数値 ◎テーブル回転中心座標は#501=X #502=Y #503=Z に登録済み。 ★☆まとめ☆★ #5221=G54X座標 #5222=G54Y座標 #5223=G54X座標 を使い #101=回転させたいG54からのX座標(+OR-) #102=回転させたいG54からのY座標(+OR-) #103=回転させたいG54からのZ座標(+OR-) #104=回転C(+OR-) #105=角度A(+OR-) で移動させた数値の答えを #5221=G54X座標 #5222=G54Y座標 #5223=G54Z座標 に登録したい。 文章が下手で申し訳ありませんが、どなたか変数を使い回転後の座標が計算できるプログラムをお教え下さい。 不明な点等ございましたらお教え下さい。 大変困っているので宜しくお願いします。 まとめの部分を下記の様に修正いたします。 ★☆まとめ☆★ #5221=G54X座標 #5222=G54Y座標 #5223=G54X座標 を使い #101=回転させたいG54からのX座標(+OR-) #102=回転させたいG54からのY座標(+OR-) #103=回転させたいG54からのZ座標(+OR-) #104=回転C(+OR-) #105=角度A(+OR-) で移動させた数値の答えを #5241=G55X座標 #5242=G55Y座標 #5243=G55Z座標 に登録したい。

  • 3次元の座標変換と角度について。

    3次元のシミュレーションの勉強をしています。 3次元の座標変換で x,y,z:変換前の座標; x',y',z':変換後の座標; θ:回転する角度; lx,ly,lz:平行移動量; としたとき、 X軸に関する回転              |1 0   0    0|              |0 cosθ sinθ 0| [x' y' z' 1] = [x y z 1]|0 -sinθ cosθ0|              |0 0   0   1| Y軸に関する回転              |cosθ0 -sinθ0|              |0   1 0   0| [x' y' z' 1] = [x y z 1]|sinθ0 cosθ 0|              |0   0 0   1| Z軸に関する回転              |cosθ sinθ 0 0|              |-sinθcosθ0 0| [x' y' z' 1] = [x y z 1]|0   0   1 0|              |0   0   0 1| 平行移動              |1 0 0 0|              |0 1 0 0| [x' y' z' 1] = [x y z 1]|0 0 1 0|              |lx ly lz 1| 物体の姿勢を表現するときは [物体の姿勢の変換行列] = [Z軸の回転行列][X軸の回転行列][Y軸の回転行列][平行移動]  |XX XY XZ 0| XX,XY,XZ・・・X軸の単位ベクトルを変換した場合のベクトル  |YX YY YZ 0| YX,YY,YZ・・・Y軸の単位ベクトルを変換した場合のベクトル = |ZX ZY ZZ 0| ZX,ZY,ZZ・・・Z軸の単位ベクトルを変換した場合のベクトル  |LX LY LZ 1| LX,LY,LZ・・・平行移動量ベクトル というのは分かるのですが、 X軸、Y軸、Z軸の単位ベクトルを変換した後のベクトルから X軸、Y軸、Z軸にそれぞれ何度ずつ回転させたかを求めるにはどのようにすればよいのでしょうか? つまり、X軸に対して30度、Y軸に対して45度、Z軸に対して60度回転させた後の |XX XY XZ 0| |YX YY YZ 0| |ZX ZY ZZ 0| |LX LY LZ 1| の値からX軸に対して30度、Y軸に対して45度、Z軸に対して60度回転している事を導きたいのです。 分かる方教えてください。 お願いします。 (質問に関して、 http://www.ceres.dti.ne.jp/~ykuroda/oyaj/bone/basic3d.html を参考にさせていただきました。)