Opengl 绕轴旋转物体

我有一个圆形的物体，我想像风扇一样沿着它自己的轴旋转

我可以使用变换矩阵更改任意方向的旋转，即

dx、dy、dz

以下是代码：

 Matrix4f matrix = new Matrix4f();
 matrix.setIdentity();
 Matrix4f.translate(translation, matrix, matrix);
 Matrix4f.rotate((float) Math.toRadians(rx), new Vector3f(1,0,0), matrix, matrix);
 Matrix4f.rotate((float) Math.toRadians(ry), new Vector3f(0,1,0), matrix, matrix);
 Matrix4f.rotate((float) Math.toRadians(rz), new Vector3f(0,0,1), matrix, matrix);
 Matrix4f.scale(new Vector3f(scale,scale,scale), matrix, matrix);

我的顶点代码：

 vec4 worldPosition = transformationMatrix * vec4(position,1.0);
 vec4 positionRelativeToCam = viewMatrix*worldPosition;
 gl_Position = projectionMatrix *positionRelativeToCam;


Main Game Loop:



  Object.increaseRotation(dxf,dyf,dzf);

但是，它不是沿着自己的轴旋转的。我错过了什么？ 我想要这样的东西。请帮忙

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为此，您应该去掉欧拉角

对象/网格几何体

您需要了解对象在其局部空间中是如何定向的。例如，假设：

因此，在这种情况下，主旋转围绕轴

z

。如果您的网格定义为旋转轴未与任何轴对齐（

x，y

或

z

），或者中心点不是

（0,0,0）

，则会导致问题。补救方法是更改网格几何体或创建一个特殊的常量变换矩阵

M0

，该矩阵将所有顶点从网格LCS（局部坐标系）变换为一个不同的顶点，该顶点与轴对齐，且旋转中心在轴（也是旋转轴）中为零

在后一种情况下，对对象矩阵

M

的任何操作都将如下所示：

M'=M.M0.operation.Inverse(M0)

或反向或反向（取决于矩阵/顶点乘法和行/列顺序约定）。如果网格已居中且轴已对齐，则只需执行以下操作：

M'=M.operation

操作是变化增量的变换矩阵（例如旋转矩阵）。
M
是来自#2的对象当前变换矩阵，
M'
是应用
操作后的新版本

对象变换矩阵

对于得到的每个对象，都需要一个变换矩阵。这将保持对象的位置和方向LCS，因此可以将其转换为世界/场景GCS（全局坐标系）或其父对象LCS

围绕对象的局部旋转轴旋转对象

正如标准OpenGL矩阵变换中提到的，您需要执行以下操作：

M'=M*rotation_matrix

其中，

M

是当前对象变换矩阵，

M'

是旋转后的新版本。这就是你与众不同的地方。您使用的是Euler角度

rx、ry、rz

，而不是增量累积旋转。你不能用任何理智和稳健的方式来处理欧拉角！即使许多现代游戏和应用程序仍在努力做到这一点（并失败多年）

那么如何去除欧拉角：

每个对象必须具有持久/全局/静态矩阵

M

而不是每个渲染的本地实例，因此只需初始化它一次，而不是在每帧的基础上清除它

在需要的动画更新应用操作上

因此：

其中，

angspeed

是风扇转速的

[rad/second]

或

[deg/second]

，而

dt

是以

[seconds]

为单位经过的时间。例如，如果在计时器中执行此操作，则

dt

是计时器间隔。对于可变时间，您可以测量经过的时间（它取决于平台，我通常使用PerformanceTimes或RDTSC）

您可以在其顶部堆叠更多操作（例如，您的风扇还可以围绕

y

轴前后转动，以覆盖更多区域

对于对象直接控制（通过键盘、鼠标或操纵杆），只需添加以下内容：

if (keys.get( 38)) { redraw=true; M*=translate_z(-pos_speed*dt); }
if (keys.get( 40)) { redraw=true; M*=translate_z(+pos_speed*dt); }
if (keys.get( 37)) { redraw=true; M*=rotation_around_y(-turn_speed*dt); } 
if (keys.get( 39)) { redraw=true; M*=rotation_around_y(+turn_speed*dt); }

其中，

keys

是我的键映射，为键盘中的每个键保持开/关状态（这样我可以一次使用更多键）。此代码仅使用箭头控制对象。有关主题的更多信息，请参阅相关QA：

保持准确性

增量更改会导致risc由于浮点错误而失去精度。因此，请在矩阵类中添加一个计数器，用于计算更改的次数（应用增量操作），以及如果某个常量计数命中（例如128次操作），则会使矩阵正常化

为此，您需要确保矩阵的正交性。因此eaxh轴向量

X，Y，Z

必须与其他两个向量垂直，并且其大小必须为单位。我这样做：

M'=M.M0.operation.Inverse(M0)

选择方向不变的主轴。我选择的是

Z

轴，因为它通常是我网格中的主轴（查看方向、旋转轴等）。所以只需将此向量单位设为

Z=Z/| Z

利用叉积计算其他两个轴因此

X=（+/-）zxy

和

Y=（+/-）zx

，并对它们进行规格化

X=X/| X |

和

Y=Y/| Y

之所以存在，是因为我不知道您的坐标系约定，而叉积可以生成与原始方向相反的向量，因此如果方向相反，请更改乘法顺序或对结果求反（这是在非运行时编码时间时完成的！）

下面是C++中的示例，我的正交规范化是如何完成的：

void repro:：orto（int测试）
{
双x[3]，y[3]，z[3]；
if（（cnt>=_resu_max_cnt）| | |（test））//这里cnt是操作计数器和测试力标准化，不管它是什么
{
使用_rep（）；//您可以忽略此选项
_rep=1；_inv=0；//您可以忽略此项
axix_-get（x）；
axisy_-get（y）；
axisz_-get（z）；
向量_-one（z，z）；
向量_mul（x，y，z）；//x垂直于y，z
向量_-one（x，x）；
向量μmul（y，z）