Java LWJGL-实施问题'；滚动'；在使用四元数和平移矩阵的6自由度相机中

我在这个问题上花了几周时间，似乎找不到合适的解决方案，需要一些建议

我正在使用LWJGL/Java创建一个Camera类，并使用四元数来处理轴承（偏航）、俯仰和滚动旋转。我希望这台相机能够处理3D空间中所有6度的运动，然后滚动。轴承、俯仰和滚动都是四元数。我将它们相乘成一个“变化”四元数，并由此创建一个转换矩阵。我把它放在一个浮点缓冲区中，然后用包含旋转矩阵的缓冲区乘以modelview矩阵

我可以让轴承和俯仰旋转正常工作，但当我实现滚动时，我遇到了问题。主要来说，围绕Z轴旋转（滚动）似乎不起作用。当我“滚动”摄影机时，它似乎围绕全局Z轴而不是局部摄影机方向轴滚动。根据四元数相乘的顺序，我通常可以得到3个中的2个，但我不能让它们一起工作

因为它们都是独立工作的，所以我假设我的定向方法有问题，我把它们结合起来，建立一个旋转矩阵。我在粘贴整个类时遇到问题，因此以下是与旋转相关的方法和声明：

private final static float DEGTORAD = (float)(Math.PI/180);    

//Eye - position of the camera in the 3D world.
private Vector3f eye;

//Camera axis vectors, calculated each time reorient() is called.
//Initialized to global x, y, and z axis initially.
private Vector3f up;
private Vector3f right;
private Vector3f direction;

//Angles of rotation (in degrees)    
private float pitchAngle;
private float bearingAngle;
private float rollAngle;

private Quaternion pitch;
private Quaternion bearing;
private Quaternion roll;

private FloatBuffer viewMatrixBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(16);
private Quaternion currentOrientation;

/**
*更换轴承（偏航）
*@param方位角增量（度）
*/
公共空心轴承（浮动轴承三角形）{
轴承角+=轴承三角洲；
如果（轴承角度>360）{
轴承角-=360；
}否则如果（轴承角度<0）{
轴承角度+=360；
}
轴承。从轴角度设置（新矢量4F（0f、1f、0f，轴承角度*DEGTORAD））；
轴承。正常化（）；
}
/**
*改变音高
*@参数节距增量，单位为度
*/
公共空隙间距（浮动间距）{
俯仰角+=俯仰角增量；
如果（俯仰角>360）{
俯仰角-=360；
}否则如果（俯仰角<0）{
俯仰角+=360；
}
从AxisAngle（新矢量4F（1f、0f、0f，俯仰角*DEGTORAD））设置俯仰角；
基音正常化（）；
}
/**
*@param initialRoll
*/
公共无效卷（浮动初始卷）{
滚动角度+=初始滚动；
如果（滚动角度>360）{
滚转角-=360；
}否则如果（滚动角度<0）{
滚转角+=360；
}
roll.setFromAxisAngle（新矢量4f（0,0,1，rollAngle*DEGTORAD））；
roll.normalise（）；
}
/**
*改变方向，专注于世界上的某一点
*@param-eye
*/
公共无效查找（）{
重新定向（）；
GL11.glMultMatrix（viewMatrixBuffer）；
}    
公共无效重新定向（）{
//按顺序乘法：轴承、节距、滚动。非交换！
四元数更改=新四元数（）；
四元数.mul（轴承、节距、变化）；
四元数.mul（滚动，改变，改变）；
//调整相机的方向。。。
Matrix4f rotationMatrix=getRotationMatrix（更改）；
//找到看的方向
方向.x=旋转矩阵.m20；
方向y=旋转矩阵m21；
方向z=旋转矩阵m22；
//定位
旋转矩阵.m30=眼睛.x；
旋转矩阵.m31=眼睛.y；
旋转矩阵.m32=眼睛.z；
旋转矩阵m33=1；
旋转矩阵；
旋转矩阵存储（viewMatrixBuffer）；
viewMatrixBuffer.rewind（）；
向量3f.交叉（新向量3f（0,1,0），方向，空）。归一化（右）；
向量3f.交叉（右、方向、空）。归一化（向上）；
}

矢量3f、四元数和矩阵4f都是LWJGL类，不是定制的

所以我的问题是，给定3个表示方位、俯仰和滚动的四元数，我如何修改ModelView矩阵来精确表示这些旋转

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编辑：我觉得这很接近。见RiverC评论中的要点链接。在旋转了这么多度之后，视图在滚动时恢复正常之前会跳跃很多次。它的要点就在那里，但还是有点不对劲。

我知道这是老东西，但还是让我猜一下。问题正是你自己说的：

当我“滚动”摄影机时，它似乎围绕全局Z轴而不是局部摄影机方向轴滚动

它这样做是因为您要求它围绕向量（0,0,1），即全局Z轴滚动

这就是单位四元数的作用：它们围绕一个轴旋转一个向量（这里是一组向量，你的旋转矩阵），该轴由它们的虚向量部分（x，y，z）通过w标量的某个角度函数（w=cos（angle/2））指定

如果我理解你想做什么，那就是像从左向右倾斜头部一样滚动相机，那么你应该围绕方向向量构建一个滚动四元数：

 roll.setFromAxisAngle(new Vector4f(direction.x, direction.y, direction.z, rollAngle * DEGTORAD));

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我假设你的方向向量是标准化的，或者LWJGL在调用setFromAxisAngle时知道如何处理非酉轴向量。

你的乘法顺序不对

对于两个旋转q1和q2，如果q2跟随q1（因为旋转通常是非交流的），则乘以q2*q1

在框架式系统（如FPS控制装置）中，优先顺序始终为偏航、俯仰和横摇。这将建议进行以下计算：

roll * pitch * yaw

作为java观点，我建议不要为每次更新创建新的四元数，但无论如何

change = Quaternion.mul(Quaternion.mul(roll, pitch, change), yaw, change);

如果查看代码，第三个四元数将被结果覆盖，因此无需在每次帧/更新时重置或重新创建

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这种旋转顺序的事情令人困惑，但如果你看看关于四元数的Wiki页面，这是一般规则。

谢谢你的更新。我已经有一段时间没有接触过这段代码了，所以我正在重新熟悉LWJGl。我想我很接近了。在做出您的更改和gsimard建议的更改之后，我离您越来越近了。但是，当偏航（问题中的轴承）为0时，俯仰良好。当偏航为180时，俯仰将反转（俯仰向上移动摄影机而不是向下移动）。此外，旋转大约20度后，旋转变得零星。如果我继续旋转它

change = Quaternion.mul(Quaternion.mul(roll, pitch, change), yaw, change);