Sharpdx Matrix4 * Vec4 vs Transformcoordinate

In trying to write a 3d software renderer from scratch i’m in the process of implementing matrices and specifically the projection matrix which has caused me no small amount of confusion.

I’ve followed the instructions here (https://mathinsight.org/matrix_vector_multiplication) on how to multiply two matrices together and a matrix and vector together, here is my code:


Matrix4x4 Matrix4x4::operator*(Matrix4x4& m2) {
    Matrix4x4 r;
    // row 1
    r.m00 = (this->m00 * m2.m00) + (this->m01 * m2.m10) + (this->m02 * m2.m20) + (this->m03 * m2.m30);
    r.m01 = (this->m00 * m2.m01) + (this->m01 * m2.m11) + (this->m02 * m2.m21) + (this->m03 * m2.m31);
    r.m02 = (this->m00 * m2.m02) + (this->m01 * m2.m12) + (this->m02 * m2.m22) + (this->m03 * m2.m32);
    r.m03 = (this->m00 * m2.m03) + (this->m01 * m2.m13) + (this->m02 * m2.m23) + (this->m03 * m2.m33);
    // row 2
    r.m10 = (this->m10 * m2.m00) + (this->m11 * m2.m10) + (this->m12 * m2.m20) + (this->m13 * m2.m30);
    r.m11 = (this->m10 * m2.m01) + (this->m11 * m2.m11) + (this->m12 * m2.m21) + (this->m13 * m2.m31);
    r.m12 = (this->m10 * m2.m02) + (this->m11 * m2.m12) + (this->m12 * m2.m22) + (this->m13 * m2.m32);
    r.m13 = (this->m10 * m2.m03) + (this->m11 * m2.m13) + (this->m12 * m2.m23) + (this->m13 * m2.m33);
    // row 3
    r.m20 = (this->m20 * m2.m00) + (this->m21 * m2.m10) + (this->m22 * m2.m20) + (this->m23 * m2.m30);
    r.m21 = (this->m20 * m2.m01) + (this->m21 * m2.m11) + (this->m22 * m2.m21) + (this->m23 * m2.m31);
    r.m22 = (this->m20 * m2.m02) + (this->m21 * m2.m12) + (this->m22 * m2.m22) + (this->m23 * m2.m32);
    r.m23 = (this->m20 * m2.m03) + (this->m21 * m2.m13) + (this->m22 * m2.m23) + (this->m23 * m2.m33);
    // row 4
    r.m30 = (this->m30 * m2.m00) + (this->m31 * m2.m10) + (this->m32 * m2.m20) + (this->m33 * m2.m30);
    r.m31 = (this->m30 * m2.m01) + (this->m31 * m2.m11) + (this->m32 * m2.m21) + (this->m33 * m2.m31);
    r.m32 = (this->m30 * m2.m02) + (this->m31 * m2.m12) + (this->m32 * m2.m22) + (this->m33 * m2.m32);
    r.m33 = (this->m30 * m2.m03) + (this->m31 * m2.m13) + (this->m32 * m2.m23) + (this->m33 * m2.m33);

    return r;
}

Vector4 Matrix4x4::operator*(Vector4& v) {
    Vector4 r(
        this->m00 * v.x + this->m01 * v.y + this->m02 * v.z + this->m03 * v.w,
        this->m10 * v.x + this->m11 * v.y + this->m12 * v.z + this->m13 * v.w,
        this->m20 * v.x + this->m21 * v.y + this->m22 * v.z + this->m23 * v.w,
        this->m30 * v.x + this->m31 * v.y + this->m32 * v.z + this->m33 * v.w);
    return r;
}

It works and i am able to translate, rotate and scale my objects around in 2d, but i run into my problem when i try to implement a projection and camera matrix.
I’ve copied the projection and camera matrix from SharpDx since its math library uses row major same as me, it’s matrix multiplication is identical to mine, but this is my confusion, SharpDx only has a:
TransformCoordinate
(https://github.com/sharpdx/SharpDX/blob/master/Source/SharpDX.Mathematics/Vector3.cs#L1388) for Vector3
and a: Transform
(https://github.com/sharpdx/SharpDX/blob/master/Source/SharpDX.Mathematics/Vector4.cs#L1125) for Vector4
that performs matrix*vector operation, and they both seem to be in column major
?

So i’ve written this code to rotate a cube of 8 points in 3d:

        Vector4 cubeAr[8];
        cubeAr[0].x = -1; cubeAr[0].y = 1; cubeAr[0].z = 1; cubeAr[0].w = 1;
        cubeAr[1].x = 1; cubeAr[1].y = 1; cubeAr[1].z = 1; cubeAr[1].w = 1;
        cubeAr[2].x = -1; cubeAr[2].y = -1; cubeAr[2].z = 1; cubeAr[2].w = 1;
        cubeAr[3].x = -1; cubeAr[3].y = -1; cubeAr[3].z = -1; cubeAr[3].w = 1;
        cubeAr[4].x = -1; cubeAr[4].y = 1; cubeAr[4].z = -1; cubeAr[4].w = 1;
        cubeAr[5].x = 1; cubeAr[5].y = 1; cubeAr[5].z = -1; cubeAr[5].w = 1;
        cubeAr[6].x = 1; cubeAr[6].y = -1; cubeAr[6].z = 1; cubeAr[6].w = 1;
        cubeAr[7].x = 1; cubeAr[7].y = -1; cubeAr[7].z = -1; cubeAr[7].w = 1;

        Vector3 cameraPos(0, 0, 10);
        Vector3 cameraTarget(0, 0, 0);



        Matrix4x4 mT = Matrix4x4::GetTranslation(0, 0, 0);
        Matrix4x4 mR = Matrix4x4::GetRotationY(radians/2);
        Matrix4x4 mS = Matrix4x4::GetScale(1, 1, 1);
        Matrix4x4 mTRS = mT * mR * mS;
        Matrix4x4 viewMatrix = Matrix4x4::GetLookAtLH(cameraPos, cameraTarget, Vector3(0, 1, 0));
        Matrix4x4 projectionMatrix = Matrix4x4::GetPerspectiveFovRH(0.78f, (float)win.GetWidth() / win.GetHeight(), 0.01f, 1.0f);

        Matrix4x4 mMVP = mTRS * viewMatrix * projectionMatrix;
        Vector4 tmpV, tmpV2;
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            mMVP.Transpose();
            tmpV = mMVP * cubeAr[i];
            mMVP.Transpose();
            tmpV.w = 1.0 / tmpV.w;
            tmpV.x = tmpV.x * tmpV.w;
            tmpV.y = tmpV.y * tmpV.w;
            tmpV.z = tmpV.z * tmpV.w;

            float x = tmpV.x * (float)win.GetWidth() + (float)win.GetWidth() / 2.0f;
            float y = -tmpV.y * (float)win.GetHeight() + (float)win.GetHeight() / 2.0f;
            bool done = true;
            LR.DrawPixel(x, y, 0, 255, 0);
        }

It works successfully but i must transpose my modelViewProjection matrix before multiplying it with my vector.

I could write a TransformCoordinate or Transform function similar to SharpDx and avoid having to do the transpose, but i want to understand whats going on, why would SharpDx be written like this?

I followed these tutorials:
https://mathinsight.org/matrix_vector_multiplication
https://stunlock.gg/posts/linear_algebra/#matrices/thebasicrulesofmatrices/multiplyingmatrices(dotproduct)

I Expected to be able to just multiply my matrix with my vectors but every other example i could find of the perspective matrix and camera lookat function does it the other way like in SharpDx, where you use a transform function in the vector class that is column major?

.. Transform for Vector4 that performs matrix*vector operation, and they both seem to be in column major ?

Yes, they seem to be column-major matrix*vector operations, but they actually are row-major vector-matrix operations .. which work the same way so it’s easy to confuse them, but they’re different in intent.

In the D3D world, it’s conventional to compose transforms by multiplying the first transform on the left by the last transform on the right. Which you might argue is the obvious way to do it, and that is how you are composing your transforms, but it also means that the vertex to be transformed has to go to the left of the transformation matrix: v * mMVP

SharpDX works with that convention, so it has a function that implements that kind of transform, it is not a coincidence or weird quirk that its parameters have the vertex first and the matrix second, it’s meant to be doing v * mMVP.

With mMVP * v you get this:

mMVP * v =
(mTRS * viewMatrix * projectionMatrix) * v ==
mTRS * (viewMatrix * (projectionMatrix * v))

IE, project first, then apply the view transformation, then TRS, and that doesn’t make sense, but it can be fixed by transposing mMVP because AB = (BTAT)T and vectors transpose implicitly.

The OpenGL world uses the opposite convention, then mMVP * v is the conventional way to transform a vector but mMVP would have been created by composing transforms with the first transform on the right and the last transform on the left. Either way, the vector goes on the same side as the first transformation, that might be thought of as the “input side” of the transformation.

2

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật