关于simd_float4x4与SCNMatrix4列信息及对应属性的技术问询

我来帮你把simd_float4x4和SCNMatrix4的列结构以及对应属性的关系理清楚——这俩在Apple的3D开发框架里都是列主序矩阵，官方文档确实没把列的细节讲得太透彻，我结合实际开发中的使用经验给你拆解：

不管是simd_float4x4还是SCNMatrix4，它们都是按列主序存储的：内存中先存储第0列的4个元素，接着是第1列、第2列、第3列。换句话说，你可以把矩阵看成是4个simd_float4列向量的集合，索引从0到3。

下面是你提到的几个核心属性和矩阵列的对应关系：

• 位置（平移）：对应矩阵的第3列（索引3）
  这一列的x、y、z分量就是物体在3D空间中的平移坐标，w分量固定为1（齐次坐标的要求）。比如用simd_float4x4的话，就是matrix.columns.3.x、matrix.columns.3.y、matrix.columns.3.z；对应SCNMatrix4的话，就是matrix.m41、matrix.m42、matrix.m43（SCNMatrix4的命名规则是m行列，所以m41是第4行第1列，对应列主序的第3列第0个元素）。

• 旋转与朝向：由前3列（索引0、1、2）的正交基向量共同定义
  这三个列向量分别代表物体局部坐标系的三个轴：

  • 第0列：物体的右方向向量（局部x轴）
  • 第1列：物体的上方向向量（局部y轴）
  • 第2列：物体的前方向向量（局部z轴，注意SceneKit中z轴默认是向外的，和部分其他3D引擎的向内方向相反）
    这三个向量是正交归一的（无缩放时长度都是1），它们的组合就决定了物体的旋转角度和朝向。

• 缩放：前3列（索引0、1、2）各自的模长对应对应轴的缩放值
  比如：

  • 第0列向量的模长就是x轴的缩放因子
  • 第1列向量的模长就是y轴的缩放因子
  • 第2列向量的模长就是z轴的缩放因子
    如果是均匀缩放，三个列的模长会相等；非均匀缩放时则各不相同。

SCNMatrix4可以直接和simd_float4x4互相转换（比如通过SCNMatrix4FromSimd和simd_float4x4(SCNMatrix4)），它们的列结构完全一致，所以上面的对应关系对两者都适用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者YMonnier