如何在另一个 3D 软件中旋转形状，使旋转与 Blender 中的旋转相匹配？

Question

我在 Blender 中导入一个网格，使用设置 axis_forward='-Z', axis_up='Y' 导出它，在 NVIDIA 的 FleX 中导入，旋转它并存储在磁盘上；我称这个网格为 X。我还在 Blender 中导入网格并将其旋转相同的量；我称这个网格为 Y。在 Blender 中导入 X 后（设置 axis_forward='-Z', axis_up='Y'）我意识到 X 有不同的旋转，这意味着 FleX 使用不同的全局轴（我认为它是 -Y向前和 Z 向上）或者它以不同的顺序或两者的组合应用旋转。所以我现在很困惑。我不想更改 FleX 方面的任何内容。但是，我想以一种与旋转后 FleX 输出 (X) 相匹配的方式旋转 Y。我也尝试过使用四元数，但我仍然无法弄清楚 FleX 是如何转换对象的。根据经验，我唯一能够弄清楚的是 rx 旋转值对 FleX 和 Blender 的应用方式相同。这意味着如果在 Blender 的场景中导入对象 X 和 Y 将完全重叠。

我的目标 是在 FleX 中旋转对象，以便当我导入 [=14] 时对象 Y 的旋转与对象 X 完全匹配=] 在搅拌机中。例如，我希望 FleX 旋转对象的方式与 Blender 使用 [rx, ry, rz] 的欧拉旋转矢量旋转对象的方式相同。我怎样才能做到这一点？

注意我没有更改 Blender 中的旋转顺序，我使用的是默认 XYZ 旋转。

这里是 FleX 和 Blender 进行此类转换的视觉差异的一些图片：

欧拉旋转矢量：[0, 89.9, 0] 在 Blender 中的对象 Y。

在 Blender 中应用旋转后（对象 Y）：

在 FleX 中应用相同的旋转 ([0, 89.9, 0]) 并在 Blender 中导入对象 X 之后：

Euler 旋转向量：[0, 0, 89.9] 用于 Blender 中的对象 Y。

在 FleX 中应用相同的旋转 ([0, 0, 89.9]) 并在 Blender 中导入对象 X 之后：

看起来很容易从图像中猜出 FleX 在应用旋转时交换了 ry 和 rz。如果我在 Blender 中应用旋转时也交换了 ry 和 rz，那么 X 和 Y 都会重叠。但是，这仅在旋转矢量的所有分量都为零时才有效，其中一个除外。如果旋转矢量类似于 [-43.964176, 20.641195, -1.2689421] X 和 Y 不再重叠并且差异开始出现，如下所示：

如果我在 FleX 中将布料放在 X 上，将布料和 Y 导入 Blender 并将 Y 旋转 [-43.964176, -1.2689421, 20.641195]，差异会更加明显（注意我在 Blender 中应用旋转时交换了 ry 和 rz，而不是在 FleX 中）：

请注意，如果我在这里输入 X，布料会在接触它的表面时完美地覆盖它：

在对最后一个示例进行一些修改后，我注意到如果我应用旋转矢量 [-43.964176, 1.2689421, 20.641195] (rx, -rz, ry)，对象几乎完美重叠：

再举一个例子，我想在 Blender 中应用旋转 [87.68034, 79.94778, 82.697876]，这应该 理想地 给我这样的东西：

但是，FleX 给出了以下信息（在将旋转矢量传递给 FleX 之前没有交换）：

我在想，也许在 Blender 中按 (rx, -rz, ry) 的顺序应用旋转会给我在上一个示例中得到的完美重叠结果，但相反，我在另一个示例中得到了非常奇怪的结果，如下所示。请注意，我想将对象旋转 [87.68034, 79.94778, 82.697876]`:

通过在 Blender 中手动旋转对象，我最终可以使它尽可能接近 Y（从 FleX 导出）。令人惊讶的是，与 X 和 Y 重叠的旋转矢量与 (rx, ry, rz) 中的 [87.68034, 79.94778, 82.697876] 或 (rx, -rz, ry) 中的 [87.68034 -82.697876, 79.94778] 有很大不同。 `(rx, ry, rz) 中的 [5.38, -10.1, 88.6] 左右，如下所示：

虽然您可能需要更多信息才能准确了解发生了什么，但下面我 post 是 FleX 中用于计算其旋转矩阵的代码。上面一个是用欧拉角的时候用的，第二个是输入四元数的时候用的：

// generate a rotation matrix around an axis, from PBRT p74
inline Mat44 RotationMatrix(float angle, const Vec3& axis)
{
    Vec3 a = Normalize(axis);
    float s = sinf(angle);
    float c = cosf(angle);

    float m[4][4];

    m[0][0] = a.x * a.x + (1.0f - a.x * a.x) * c;
    m[0][1] = a.x * a.y * (1.0f - c) + a.z * s;
    m[0][2] = a.x * a.z * (1.0f - c) - a.y * s;
    m[0][3] = 0.0f;

    m[1][0] = a.x * a.y * (1.0f - c) - a.z * s;
    m[1][1] = a.y * a.y + (1.0f - a.y * a.y) * c;
    m[1][2] = a.y * a.z * (1.0f - c) + a.x * s;
    m[1][3] = 0.0f;

    m[2][0] = a.x * a.z * (1.0f - c) + a.y * s;
    m[2][1] = a.y * a.z * (1.0f - c) - a.x * s;
    m[2][2] = a.z * a.z + (1.0f - a.z * a.z) * c;
    m[2][3] = 0.0f;

    m[3][0] = 0.0f;
    m[3][1] = 0.0f;
    m[3][2] = 0.0f;
    m[3][3] = 1.0f;

    return Mat44(&m[0][0]);
}


inline Mat44 RotationMatrix(Quat q)
{
    Matrix33 rotation(q);

    Matrix44 m;
    m.SetAxis(0, rotation.cols[0]);
    m.SetAxis(1, rotation.cols[1]);
    m.SetAxis(2, rotation.cols[2]);
    m.SetTranslation(Point3(0.0f));

    return m;
}

下面是我如何应用欧拉旋转矢量：

obj->Transform(RotationMatrix(op.rotate.x, Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f)));
obj->Transform(RotationMatrix(op.rotate.y, Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f)));
obj->Transform(RotationMatrix(op.rotate.z, Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f)));

我认为 Transform() 应该是这样定义的：

void Mesh::Transform(const Matrix44& m)
{
    for (uint32_t i=0; i < m_positions.size(); ++i)
    {
        m_positions[i] = m*m_positions[i];
        m_normals[i] = m*m_normals[i];
    }
}

Answer 1

我只需要进行以下更改即可[手动]将 FleX 的坐标系更改为 Blender 使用的坐标系：

obj->Transform(RotationMatrix(op.rotate.x, Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f)));
obj->Transform(RotationMatrix(op.rotate.y, Vec3(0.0f, 0.0f, -1.0f)))
obj->Transform(RotationMatrix(op.rotate.z, Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f)));

我认为这是我生成三个旋转矢量 [90, 0, 0]、[0, 90, 0] 和 [0, 0, 90] 并在 FleX 中旋转形状。然后我将形状加载到 Blender 中，并凭经验计算出 Blender 中哪个轴上的旋转与从 FleX 导入的形状相匹配。我了解到，当我在 Blender 中将 Y 轴上的形状旋转 90 度时，它与 FleX 中 Z 轴上的 90 度旋转相匹配。此外，我了解到在 Blender 中将对象在 Z 轴上旋转 -90 度与在 FleX 中在 Y 轴上旋转 90 度相匹配。

如何在另一个 3D 软件中旋转形状，使旋转与 Blender 中的旋转相匹配？

How to rotate a shape in another 3D software so that the rotation matches with the rotation in Blender?

3d

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rotation

unity3d

blender