C++ 在使用GLM的OpenGL中，当对象面对原点时围绕原点旋转对象？

我正在尝试制作一个简单的动画，其中一个对象在OpenGL中使用glm lib围绕世界原点旋转。我的想法是：

将对象发送到源

旋转它

发回原位

让它看看我想要什么

以下是我的实现：

// Rotates object around point p
void rotate_about(float deltaTime, glm::vec3 p, bool ended) {

    glm::vec3 axis = glm::vec3(0,1,0); //rotation axis
    glm::mat4 scale_m = glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(scale, scale, scale)); //scale matrix
    glm::mat4 rotation = getMatrix(Right, Up, Front, Position); //builds rotation matrix

    rotation = glm::translate(rotation, p - Position );
    rotation = glm::rotate(rotation, ROTATION_SPEED * deltaTime, axis);
    rotation = glm::translate(rotation, Position - p );

    Matrix = rotation * scale_m;

    //look at point P
    Front = glm::normalize(p - start_Position);
    Right = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
    Up = glm::normalize(glm::cross(Right, Front));

    if (ended == true) { //if last iteration of my animation: saves position
        Position.x = Matrix[3][0];
        Position.y = Matrix[3][1];
        Position.z = Matrix[3][2];  
    }
}

getMatrix只返回4x4矩阵，如下所示：

| Right.x Right.y Right.z |
| Up.x    Up.y    Up.z    |
| Front.x Front.y Front.z |
| Pos.x   Pos.y   Pos.z   |

我使用此图像作为参考：

因为它是我的模型只是消失时，我开始动画。如果我删除下面的线//看点P，它会围绕原点旋转，但每次动画重新启动时都会抽动。我猜我正在丢失或混合我不应该在某处的信息。 如何存储模型的前/右/上信息，以便从头开始重建其矩阵

首先编辑，这是当我不试图让我的模型看到点p时产生的效果，在本例中是原点。当我尝试时，我的模型消失了。我怎样才能让它看起来像我想要的，在我完成旋转后，我怎样才能得到我的模型新的前/右/上向量

我在上面的gif中运行的代码是否类似于或通过其参数构建矩阵，并将输入矩阵乘以新矩阵

这意味着

rotation = glm::translate(rotation, Position - p );

可以表示为伪代码：

rotation = rotation * translation(Position - p);

注意，矩阵乘法必须从左到右读取。看

“平移*旋转”操作导致围绕对象原点旋转：

glm::vec3 Right    = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
glm::mat4 pos_look = getMatrix(Right, WorldUp, Front, pos_rot);

“旋转*平移”操作导致围绕世界原点旋转：

问题代码中的矩阵glm:：mat4旋转是对象的当前模型矩阵。 它包含对象的位置平移和方向。 要围绕世界原点旋转对象

glm::vec3 WorldUp( 0.0f, 1.0f, 0.0f );
glm::vec3 start_position = ...;
float scale = ...;
glm::vec3 p = ...;

为此，必须创建一个包含新旋转的矩阵

glm::mat4 new_rot = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), ROTATION_SPEED * deltaTime, axis);

然后，您可以按如下方式计算最终矩阵：

Matrix = new_rot * rotation * scale_m;

如果要围绕点p旋转对象，且对象应始终面向点p，则只需对象开始位置和旋转轴的位置即可。 在您的例子中，旋转轴是世界的上方向向量

glm::vec3 WorldUp( 0.0f, 1.0f, 0.0f );
glm::vec3 start_position = ...;
float scale = ...;
glm::vec3 p = ...;

计算旋转矩阵和新的旋转位置

glm::mat4 rotate    = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), ROTATION_SPEED * deltaTime, WorldUp);
glm::vec4 pos_rot_h = rotate * glm::vec4( start_position - p, 1.0f );
glm::vec3 pos_rot   = glm::vec3( pos_rot_h ) + p;

计算对象应该看的方向

glm::vec3 Front    = glm::normalize(p - pos_rot);

可以使用函数getMatrix设置对象的当前方向矩阵：

glm::vec3 Right    = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
glm::mat4 pos_look = getMatrix(Right, WorldUp, Front, pos_rot);

计算模型矩阵：

glm::mat4 scale_m = glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(scale));
Matrix = pos_look * scale_m;

最终代码可能如下所示：

glm::mat4 getMatrix(const glm::vec3 &X, const glm::vec3 &Y, const glm::vec3 &Z, const glm::vec3 &T)
{
    return glm::mat4(
        glm::vec4( X, 0.0f ),
        glm::vec4( Y, 0.0f ),
        glm::vec4( Z, 0.0f ),
        glm::vec4( T, 1.0f ) );
}

void rotate_about(float deltaTime, glm::vec3 p, bool ended) {

    glm::mat4 rotate    = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), ROTATION_SPEED * deltaTime, WorldUp);
    glm::vec4 pos_rot_h = rotate * glm::vec4( start_position - p, 1.0f );
    glm::vec3 pos_rot   = glm::vec3( pos_rot_h ) + p;

    glm::vec3 Front    = glm::normalize(p - pos_rot);
    glm::vec3 Right    = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
    glm::mat4 pos_look = getMatrix(Right, WorldUp, Front, pos_rot);

    glm::mat4 scale_m = glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(scale));
    Matrix = pos_look * scale_m;

    if ( ended == true )
        Position = glm::vec3(Matrix[3]);
}

类似于或的操作通过其参数构建矩阵，并将输入矩阵乘以新矩阵

这意味着

rotation = glm::translate(rotation, Position - p );

可以表示为伪代码：

rotation = rotation * translation(Position - p);

注意，矩阵乘法必须从左到右读取。看

“平移*旋转”操作导致围绕对象原点旋转：

glm::vec3 Right    = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
glm::mat4 pos_look = getMatrix(Right, WorldUp, Front, pos_rot);

“旋转*平移”操作导致围绕世界原点旋转：

问题代码中的矩阵glm:：mat4旋转是对象的当前模型矩阵。 它包含对象的位置平移和方向。 要围绕世界原点旋转对象

glm::vec3 WorldUp( 0.0f, 1.0f, 0.0f );
glm::vec3 start_position = ...;
float scale = ...;
glm::vec3 p = ...;

为此，必须创建一个包含新旋转的矩阵

glm::mat4 new_rot = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), ROTATION_SPEED * deltaTime, axis);

然后，您可以按如下方式计算最终矩阵：

Matrix = new_rot * rotation * scale_m;

如果要围绕点p旋转对象，且对象应始终面向点p，则只需对象开始位置和旋转轴的位置即可。 在您的例子中，旋转轴是世界的上方向向量

glm::vec3 WorldUp( 0.0f, 1.0f, 0.0f );
glm::vec3 start_position = ...;
float scale = ...;
glm::vec3 p = ...;

计算旋转矩阵和新的旋转位置

glm::mat4 rotate    = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), ROTATION_SPEED * deltaTime, WorldUp);
glm::vec4 pos_rot_h = rotate * glm::vec4( start_position - p, 1.0f );
glm::vec3 pos_rot   = glm::vec3( pos_rot_h ) + p;

计算对象应该看的方向

glm::vec3 Front    = glm::normalize(p - pos_rot);

可以使用函数getMatrix设置对象的当前方向矩阵：

glm::vec3 Right    = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
glm::mat4 pos_look = getMatrix(Right, WorldUp, Front, pos_rot);

计算模型矩阵：

glm::mat4 scale_m = glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(scale));
Matrix = pos_look * scale_m;

最终代码可能如下所示：

glm::mat4 getMatrix(const glm::vec3 &X, const glm::vec3 &Y, const glm::vec3 &Z, const glm::vec3 &T)
{
    return glm::mat4(
        glm::vec4( X, 0.0f ),
        glm::vec4( Y, 0.0f ),
        glm::vec4( Z, 0.0f ),
        glm::vec4( T, 1.0f ) );
}

void rotate_about(float deltaTime, glm::vec3 p, bool ended) {

    glm::mat4 rotate    = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), ROTATION_SPEED * deltaTime, WorldUp);
    glm::vec4 pos_rot_h = rotate * glm::vec4( start_position - p, 1.0f );
    glm::vec3 pos_rot   = glm::vec3( pos_rot_h ) + p;

    glm::vec3 Front    = glm::normalize(p - pos_rot);
    glm::vec3 Right    = glm::normalize(glm::cross(WorldUp, Front));
    glm::mat4 pos_look = getMatrix(Right, WorldUp, Front, pos_rot);

    glm::mat4 scale_m = glm::scale(glm::mat4(1.0f), glm::vec3(scale));
    Matrix = pos_look * scale_m;

    if ( ended == true )
        Position = glm::vec3(Matrix[3]);
}

解决方案：

问题在于这一部分：

rotation = glm::translate(rotation, p - Position ); 
rotation = glm::rotate(rotation, ROTATION_SPEED * deltaTime, axis);
rotation = glm::translate(rotation, Position - p );


if (ended == true) { //if last iteration of my animation: saves position
    Position.x = Matrix[3][0];
    Position.y = Matrix[3][1];
    Position.z = Matrix[3][2];  
}

请注意，我使用世界原点和模型之间的距离作为平移的半径。但是，动画结束后，我会更新模型位置，这会更改p位置的结果，即轨道半径。发生这种情况时，模型会抖动，因为它丢失了旋转信息

我通过对轨道半径使用不同的变量，并在模型的z轴上应用平移来解决这个问题。当平移应用于x轴时，最初面向摄影机的模型将侧向终止于原点。但是，根据信号，在z轴上应用平移将导致模型朝向或向后到原点。

解决方案：

问题在于这一部分：

rotation = glm::translate(rotation, p - Position ); 
rotation = glm::rotate(rotation, ROTATION_SPEED * deltaTime, axis);
rotation = glm::translate(rotation, Position - p );


if (ended == true) { //if last iteration of my animation: saves position
    Position.x = Matrix[3][0];
    Position.y = Matrix[3][1];
    Position.z = Matrix[3][2];  
}

请注意，我使用世界原点和模型之间的距离作为平移的半径。但是，动画结束后，我会更新模型位置，这会更改p位置的结果，即轨道半径。当这种情况发生时，模型会抽搐，因为它丢失了 轮换信息

---

我通过对轨道半径使用不同的变量，并在模型的z轴上应用平移来解决这个问题。当平移应用于x轴时，最初面向摄影机的模型将侧向终止于原点。但是，根据信号，在z轴上应用平移将导致模型朝向或向后朝向原点。

谢谢您的回答，拉比76。但我对你的建议也有同样的看法。我这里的主要问题是，当模型围绕一个点旋转时，让它看到我想要的位置。我编辑了我的问题，以便让它更清楚，如果你能看一看，我会很高兴的。@MatheusIanzer我扩展了答案谢谢你的回答，拉比76。但我对你的建议也有同样的看法。我这里的主要问题是，当模型围绕一个点旋转时，让它看到我想要的位置。我编辑了我的问题，以便让它更清楚，如果你能看一下，我会很高兴的。@MatheusIanzer我扩展了答案，首先围绕外轴MR1矩阵旋转。然后平移模型MT，然后围绕其自身垂直轴MR2旋转。合成运动通过MFInal=MR2 x MT x MR1实现。矩阵的顺序是多方面的，这会让我的模型面对问题吗？如果是这样，在动画之后我应该保留什么信息，以便我可以将其放置在位置，以便从停止的位置继续进行另一次旋转？使用angleE进行外部旋转后，您可以知道模型的中心位置，一个简单的位置New=矩阵x位置Old乘法。使用此新位置和角度，可以计算应用于自旋转的角度。只要为下一个运动存储位置和当前自转角。使用这种方法，我必须为每个轴x、y、z存储自转角，然后创建3个旋转矩阵？@MatheusIanzer在系统中，它必须是[Right=glm:：normalizeglm:：crossFront，WorldUp；]`。但目前还不清楚您想要实现什么。首先围绕外轴MR1矩阵旋转。然后平移模型MT，然后围绕其自身垂直轴MR2旋转。合成运动通过MFInal=MR2 x MT x MR1实现。矩阵的顺序是多方面的，这会让我的模型面对问题吗？如果是这样，在动画之后我应该保留什么信息，以便我可以将其放置在位置，以便从停止的位置继续进行另一次旋转？使用angleE进行外部旋转后，您可以知道模型的中心位置，一个简单的位置New=矩阵x位置Old乘法。使用此新位置和角度，可以计算应用于自旋转的角度。只要为下一个运动存储位置和当前自转角。使用这种方法，我必须为每个轴x、y、z存储自转角，然后创建3个旋转矩阵？@MatheusIanzer在系统中，它必须是[Right=glm:：normalizeglm:：crossFront，WorldUp；]`。但目前还不清楚你想要实现什么。