當(dāng)大家在玩3D自由視角的游戲時，如果你向上或者向下看，有時會出現(xiàn)相機(jī)突然向某個方向抽搐了一下的情況，這種現(xiàn)象在圖形學(xué)中有個專有稱謂，叫Gimbal Lock （萬向節(jié)死鎖，或叫 環(huán)向鎖節(jié)）
參考視頻：Euler (gimbal lock) Explained
首先，我們知道在三維坐標(biāo)系下，相機(jī)可以沿著X, Y, Z三個軸轉(zhuǎn)動，也就是傳統(tǒng)的歐拉坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)。
如圖，綠色代表Y軸轉(zhuǎn)動軸，紅色代表X軸轉(zhuǎn)動軸，藍(lán)色代表Z軸轉(zhuǎn)動軸
然后，我們轉(zhuǎn)一下Y軸，讓箭頭朝右
再轉(zhuǎn)一下X軸，讓箭頭朝上
這時候你會發(fā)現(xiàn)Z軸和Y軸的轉(zhuǎn)動軸重合了，你喪失了一個轉(zhuǎn)動軸的自由度。
即：沒有一個軸能讓箭頭直接轉(zhuǎn)向你了。
我們找不到那個灰色的軸，能讓箭頭直接轉(zhuǎn)向你！
但這并不意味著箭頭不能轉(zhuǎn)向你，只是我們需要多個軸同時轉(zhuǎn)，才能讓箭頭朝向你
X, Y, Z軸同時轉(zhuǎn)動，將箭頭朝向你之后，我們發(fā)現(xiàn)它的轉(zhuǎn)動軌跡實際上是那個黃色的線。
這個黃色的線并不是讓箭頭轉(zhuǎn)向你的最短路徑，相反，它很繞很扭曲。
這就是為什么3D視角下有時候會出現(xiàn)鏡頭抽搐的原因：
你想讓相機(jī)向上看，但它會向左繞一下再朝上。
但有的讀者可能會說，我從沒遇到過這種情況！
是的，這種情況是可以避免的。
那么，如何解決Gimbal Lock？
答：再加一個維度，即4維的轉(zhuǎn)動。
而這種4維的轉(zhuǎn)動量，我們稱其為四元數(shù)（Quaternion）
在目前主流的游戲引擎中，都提供了四元數(shù)的操作，而且也推薦制作者使用四元數(shù)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
四元數(shù)可以實現(xiàn)平滑插值，并避免Gimbal Lock，唯一的缺點就是大概有點難理解吧(苦笑
關(guān)于它的具體用法，大家可以參考這篇文章
