Gimbal Lock

释义 Definition

万向节锁（gimbal lock）：在使用欧拉角等方式描述三维旋转时，当两个旋转轴因某种姿态变得对齐/重合，系统会失去一个旋转自由度，导致姿态表示出现退化、控制或插值变得异常（例如某些方向“转不动”、角度跳变、数值不稳定）。该术语也常泛指类似的旋转参数化奇异问题。

发音 Pronunciation (IPA)

/ˈɡɪmbəl lɑːk/

例句 Examples

Gimbal lock can make a 3D camera behave strangely when you pitch straight up.
万向节锁会让三维相机在你把俯仰角抬到正上方时出现奇怪的行为。

To avoid gimbal lock, many game engines represent orientation with quaternions instead of Euler angles.
为了避免万向节锁，许多游戏引擎用四元数而不是欧拉角来表示物体朝向。

词源 Etymology

gimbal 源自航海与仪器领域，指一种让物体（如罗盘、陀螺仪）在不同方向保持水平/稳定的万向支架（万向节机构）；lock 表示“锁住、卡死”。组合起来形象地描述了：当某些转轴在特定角度重合时，机构或数学表示就像“被锁住”，失去一个可独立控制的旋转方向。

相关词 Related Words

• Euler Angles
• Quaternion
• Rotation
• Orientation
• Singularity
• Yaw
• Pitch
• Roll
• Gyroscope

文学与著名作品 Literary Works

• Game Engine Architecture（Jason Gregory）——讨论三维姿态表示时常提到用四元数等方法规避欧拉角带来的万向节锁问题。
• Real-Time Rendering（Tomas Akenine-Möller 等）——在相机/物体旋转与插值的章节中常涉及欧拉角的局限与相关奇异性（包括万向节锁）。