绕着错误的轴旋转

Question

我正在尝试围绕 space 中的一个点旋转相机，如下所示：

红点通常是某个物体的中心。

用户可以用鼠标旋转相机，其中垂直移动应垂直旋转（x 轴），水平移动应水平旋转（y 轴）。

我想要的

对 y 轴的旋转始终是表观相机的 y 轴，与 x 轴相同。例如，如果用户向上移动鼠标，它应该总是看起来像你在向上移动并越过相机聚焦的对象。如果用户从左向右移动鼠标，它应该看起来像对象在它的 y 轴上旋转（或者相机在它的 y 轴上移动）。

因此，如果用户将鼠标向左移动一点，然后开始向上移动，从新的角度来看，它们看起来应该仍然越过对象的顶部，而不是旋转一个角度沿着世界的实际 x 轴。

例如，这似乎是我使用过的大多数 3D 软件的标准配置。

我试过的

在这里有很多问题的帮助下，我已经非常接近我想要的，但又不完全是。

对于以下代码：view_ 是 4x4 视图矩阵，origin_ 是我们旋转的图片中的点，position_ 是蓝线在表示相机距离原点（或任何相机平移，但尚未实现）有多远的图像中，pitch、yaw 和 roll 是数量我们想要旋转（在这种情况下，roll 始终为零）。

到目前为止，我最好的成绩是：

// rotation_ is a vec3 here
rotation_ += glm::vec3(glm::radians(pitch), glm::radians(yaw), glm::radians(roll) );
glm::mat4 rot = glm::rotate( glm::mat4(1.0f), rotation_.x, glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f) );
rot = glm::rotate( rot, rotation_.y, glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f) );
rot = glm::rotate( rot, rotation_.z, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f) );
view_ = glm::translate(glm::translate( glm::mat4(1.0f), position_ ) * rot,  origin_);

关闭，但沿 x 轴旋转约 90 度会导致围绕 y 轴的进一步旋转出现围绕 z 轴。不过，我似乎无法用 y 轴到 x 轴复制它，所以我很好奇这是否真的是万向节锁或其他东西。

为了解决这个问题，我尝试将 rotation_ 存储为四元数，并像这样进行旋转：

// rotation_ is a quaternion here.
rotation_ *= glm::fquat(glm::vec3(glm::radians(pitch), glm::radians(yaw), glm::radians(roll)));
glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f) );
view_ = glm::translate(glm::translate( glm::mat4(1.0f), position_ ) * rot,  origin_);

这实际上更糟。看起来我总是沿着世界的轴旋转而不是相机的方向，这不是我想要的。

如何让相机在移动鼠标时总是看起来像垂直旋转up/down，总是看起来它在移动时水平旋转 left/right?

Answer 1

我组合四元数的顺序错了！

// rotation_ is a quaternion here.
rotation_ *= glm::fquat(glm::vec3(glm::radians(pitch), glm::radians(yaw), glm::radians(roll)));
glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f) );
view_ = glm::translate(glm::translate( glm::mat4(1.0f), position_ ) * rot,  origin_);

行

rotation_ *= glm::fquat(glm::vec3(glm::radians(pitch), glm::radians(yaw), glm::radians(roll)));

应该是

rotation_ = glm::fquat(glm::vec3(glm::radians(pitch), glm::radians(yaw), glm::radians(roll))) * rotation_;

像这样，四元数解决方案就像我预期的那样工作。

如果我没有理解错的话，这是因为我想先旋转到新的增量旋转，然后再将旧的旋转添加到其中。这让我可以先将新的旋转应用于相机的轴，然后再考虑其余的旋转。

如果反过来，它会旋转到旧旋转，然后将新旋转添加到旧旋转，这会导致新旋转未按我预期的方向应用。

绕着错误的轴旋转

Rotating around the wrong axis

c++

opengl

rotation

opengl-4

glm-math