Почему возникают проблемы Gimbal Lock при использовании углов Эйлера?

Проблемы Gimbal Lock (шарнирного замка) при использовании углов Эйлера возникают из-за неправильного выбора порядка поворотов объекта. 3dtuts.by

Суть проблемы: когда вращение вокруг оси X становится равным 90° или -90°, то локальная ось вращения Y становится параллельной оси Z, но с обратным направлением. 3dtuts.by habr.com Из-за этого вращение вокруг неё вступает в конфликт с предыдущим вращением вокруг оси Z. 3dtuts.by В результате теряется одна степень свободы: объект хочет сделать поворот, но для этого не хватает осей. habr.com

Пример: если повернуть объект сначала вокруг оси Z на угол 140°, затем вокруг оси X на угол 90°, а потом на угол 130° вокруг оси Y. 3dtuts.by Если заново выполнить ту же последовательность поворотов, например, на углы 10° вокруг оси Z, затем на 90° вокруг оси X, а потом на 0° вокруг оси Y, то получится тот же результат. 3dtuts.by

Чтобы избежать Gimbal Lock, в современных цифровых системах (компьютерная графика, контроль сложных робототехнических систем) нередко используют кватернионы, которые не имеют таких проблем и удобны для вычислений. chat01.ai