c++ - 绕着错误的轴旋转

Question

我正在尝试围绕空间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)。

我想要什么

对 y 轴的旋转始终是相机的表观 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其 y 轴上旋转(或者相机在其 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，从新的视角来看，它应该仍然看起来像是越过对象的顶部，而不是沿着一个角度旋转世界的实际 x 轴。

例如，这似乎是我使用过的大多数 3D 软件的标准。

我尝试过的

在这里有很多问题的帮助，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 View 矩阵，origin_ 是我们旋转的图片中的点，position_ 是图像中的蓝线，表示相机距离原点(或任何相机平移，但尚未实现)和 pitch、yaw 和 roll 是我们想要旋转的数量(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 轴的进一步旋转看起来是围绕 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，并像这样获得旋转:

// 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，而不是按照相机的方向旋转，这不是我想要的。

如何让相机在上下移动鼠标时总是看起来像垂直旋转，而在向左/向右移动时总是看起来像水平旋转？

Answer 1

我以错误的顺序组合了我的四元数!

// 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_);

线

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，四元数解决方案的工作方式与我预期的一样。

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。