Quaternionen in der Informatik



  • Hallo, mich würde es interessieren ob sich Informatiker auch mit Quaternionen auskennen. Quaternionen stellen ja Drehungen im Raum dar. Mich interessiert es wo diese genau in einem Programm verwendet werden. Also findet man diese nur in Grafik-Engines? Oder werden diese auch irgendow anderwertig im programmieren verwendet?


  • Mod

    Quaternionen kommen wahrscheinlich nicht in einem Programm zur Verwaltung einer Rezeptesammlung vor…

    Was soll denn die Frage, und welche andere Antwort als die obige versprichst du dir? Geht es in Wahrheit darum, ob du die Übungsaufgabe aus deinem Informatikkurs schwänzen kannst, ohne etwas wichtiges zu verpassen? Ja und Nein. Ja, als dass es gut sein kann, dass dir Quaternionen niemals wieder begegnen. Nein, als dass du in der Informatik immer wieder mit abstrakten mathematischen Konzepten konfrontiert sein wirst (und viele davon anspruchsvoller als Quaternionen!) und wenn du Fragen stellen musst, ob du so etwas wirklich lernen musst, ist das Studium vielleicht nichts für dich.

    Quantenmechanik ist quasi nur Drehung von Vektoren in hochdimensionalen Räumen. Zur Beschreibung nutzt man zwar normalerweise komplexe Matrizenalgebra, aber prinzipiell könnte man das auch äquivalent mit Quaternionen machen, wenn man wollte. Der mathematische Anspruch dürfte ähnlich sein. Und Quantenmechanik ist ganz interessant auch für theoretische Informatik.



  • @jack_1 sagte in Quaternionen in der Informatik:

    Hallo, mich würde es interessieren ob sich Informatiker auch mit Quaternionen auskennen. Quaternionen stellen ja Drehungen im Raum dar. Mich interessiert es wo diese genau in einem Programm verwendet werden. Also findet man diese nur in Grafik-Engines? Oder werden diese auch irgendow anderwertig im programmieren verwendet?

    Persönlich habe ich die bisher nur im Kontext von Computergrafik oder allgemeiner zum Lösen geometrischer Probleme gesehen. Ich denke, die wird man potentiell überall dort finden, wo irgendwas mit Rotationsmatrizen gemacht wird. Also nicht nur Grafik-Engines, sondern vermutlich auch Konstruktions-, Simulations- und Steuerungsprogramme.

    Abseits der Anwendung als etwas flotter zu berechnende Alternative zu Rotationsmatrizen ohne Gimbal-Lock-Problem sind die mir allerdings bisher noch nicht untergekommen. Ich würde aber vermuten, dass es da noch andere Anwendungsbereiche gibt. Ich glaube Physiker arbeiten auch anderweitig mit denen - und die verwenden schliesslich auch Computerprogramme 😉

    Ich denke auch nicht, dass die im Informatikstudium zum Standardprogramm gehören. Bei uns waren sie in der Mathevorlesung Thema, aber ich hatte stark den Eindruck, dass das eher daran lag, dass an meiner Uni Computergrafik und Simulation stark vertreten waren. Es würde mich nicht wundern, wenn das nicht überall so ist.

    Edit: Falls es tatsächlich wie von @SeppJ angesprochen ums "schwänzen" gehen sollte: Mach das trotzdem! Mathematik ist das wichtigste Handwerkszeug eines Informatikers. Meiner Meinung nach lernt man das am besten, indem man sich durch alle Übungen durchbeißt - egal welches Thema - am besten auch mehr als der Soll - auch wenns anstrengend ist 😉



  • @Finnegan sagte in Quaternionen in der Informatik:

    Mathematik ist das wichtigste Handwerkszeug eines Informatikers.

    👍

    An der Uni hatte ich oft das Gefühl ins kalte Wasser geworfen zu werden. Aber ich biss mich durch.

    In der Praxis passiert mir dies auch z.B. als ich mich in GPS einarbeiten sollte und auf einmal Helmert-Transformationen, Mercator Projektionen, Kahan-Summen begegnete.

    Und privat beschäftige ich mich aktuell mit Fraktalen und nichtperiodischen Schwingungen. Ebenfalls voll mit wunderschöner Mathematik (z.B. Lorenz-Attraktor). 😉

    Ich glaube das ich auch das Ziel der Uni: Sich die Fähigkeit zu erlernen, selbstständig in fremde Gebiete einzuarbeiten und nicht bei der ersten Jacobi-Matrix zu erschrecken.



  • @Finnegan

    Persönlich habe ich die bisher nur im Kontext von Computergrafik oder allgemeiner zum Lösen geometrischer Probleme gesehen. Ich denke, die wird man potentiell überall dort finden, wo irgendwas mit Rotationsmatrizen gemacht wird. Also nicht nur Grafik-Engines, sondern vermutlich auch Konstruktions-, Simulations- und Steuerungsprogramme.

    Abseits der Anwendung als etwas flotter zu berechnende Alternative zu Rotationsmatrizen ohne Gimbal-Lock-Problem sind die mir allerdings bisher noch nicht untergekommen. Ich würde aber vermuten, dass es da noch andere Anwendungsbereiche gibt. Ich glaube Physiker arbeiten auch anderweitig mit denen - und die verwenden schliesslich auch Computerprogramme 😉

    Vielen Dank für die Antwort. Ja ich wollte mal wissen wo diese Quaternionen genau verwendet werden. Also Game Engines und 3D Grafikprogramme wie Catia und Inventor... Somit bin ich nun ein Stück schlauer 🙂 Ich vermute mal dass Sie dann auch in der Raumfahrt zum Einsatz kommen um ggf. Drehungen eines Raumschiff im Weltraum zu beschreiben



  • @Quiche-Lorraine sagte in Quaternionen in der Informatik:

    Lorenz-Attraktor

    Ja. Cooles Teil. Ist > 25 Jahre her, aber ich kann mich noch gut erinnern dass ich das damals aufm Amiga programmiert habe. Das Buch über Fraktale aus dem ich die Formel hatte war eines der besten Geschenke die ich als Kind/Jugendlicher bekommen habe.



  • @SeppJ sagte in Quaternionen in der Informatik:

    Quantenmechanik ist quasi nur Drehung von Vektoren in hochdimensionalen Räumen. Zur Beschreibung nutzt man zwar normalerweise komplexe Matrizenalgebra, aber prinzipiell könnte man das auch äquivalent mit Quaternionen machen, wenn man wollte. Der mathematische Anspruch dürfte ähnlich sein. Und Quantenmechanik ist ganz interessant auch für theoretische Informatik.

    In der Physik nutzt man keiner Quaternionen (mehr). Es werden stattdessen Tensoren genutzt, weil das Konzept allgemeiner ist, und mehr Lösungsmöglichkeiten erlaubt.



  • Bezüglich Quaternionen gibts natürlich was von Ratiopharm, äh ich meine Weitz / HAW Hamburg 😉

    Was sind und was sollen die Quaternionen?


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