c++ - 如何根据物体的方向旋转物体

Question

WebGL 的类似问题:Rotate object around world axis .

我需要以用户应该能够用鼠标移动它的方式旋转一个对象，就像他正在拖动它一样。问题是 glRotatef 只是旋转对象而不考虑它的方向。对于 WebGL，解决方案是使用四元数，但我猜 OpenGL 中没有四元数。

这就是我现在实现轮换的方式:

// rotation 2D GLfloat C-vector, posX, posY GLfloat's
void mouse(int button, int state, int x, int y) {
    if(button== GLUT_LEFT_BUTTON) {
        if(state== GLUT_DOWN) 
        {
            posX=x;
            posY= y;
            onEvent= true;
        }
        else if(state== GLUT_UP) 
        {
            GLfloat dx= x-posX;
            GLfloat dy= y-posY;
            rotation[0]= -dy/5;
            rotation[1]= dx/5;
            onEvent= false;
            glutPostRedisplay();
        }
    }
}

然后我在显示函数中处理旋转:

glPushMatrix();
glRotatef(rotation[0],1,0,0);
glRotatef(rotation[1],0,1,0);
// Draw the object
glPopMatrix();

它有点管用，但就像我说的那样，如果用户能够拖动对象来旋转它，它应该会喜欢。相反，如果对象绕 X 轴旋转 90 度，当用户水平拖动鼠标使其绕 Y 轴旋转时，它会沿相反方向旋转。我需要一个想法，我该怎么做？

编辑

我尝试使用 glMultMatrixf，但对象没有正确旋转:它被缩放而不是旋转，这是我在鼠标功能中编辑的代码:

// Global variables:
// GLfloat xRotationMatrix[4][4];
// GLfloat yRotationMatrix[4][4];
else if(state== GLUT_UP && onEvent)
{
    GLfloat dx= (x-posX)/(180.0*5)*2.0*M_PI;
    GLfloat dy= (y-posY)/(180.0*5)*2.0*M_PI;
    // Computing rotations
    double cosX= cos(dx);
    double sinX= sin(dy);
    double cosY= cos(dy);
    double sinY= sin(dy);
    // x axis rotation
    xRotationMatrix[1][1]+= cosY;
    xRotationMatrix[1][2]+=-sinY;
    xRotationMatrix[2][2]+= sinY;
    xRotationMatrix[2][2]+= cosY;
    // y axis rotation
    yRotationMatrix[0][0]+= cosX;
    yRotationMatrix[0][2]+= sinX;
    yRotationMatrix[2][0]+= -sinX;
    yRotationMatrix[2][2]+= cosX;

    onEvent= false;
    glutPostRedisplay();
}

然后在显示函数中:

glPushMatrix();
glMultMatrixf((const GLfloat*)xRotationMatrix);
glMultMatrixf((const GLfloat*)yRotationMatrix);
glutSolidTeapot(10);
glPopMatrix();

这是不旋转的茶壶:

如果我水平拖动鼠标使茶壶绕 y 轴旋转，我得到的不是旋转而是旋转:

Answer 1

首先是一点代数。设 v 是一个 vector ，M 您当前的模型 View 矩阵，R 是与 glRotate 命令关联的矩阵。然后，如果你使用 glRotate，你得到的是:

M * R * v

这意味着您正在围绕对象轴旋转。您想围绕世界轴旋转，即:

R * M * v

看出区别了吗？不幸的是，GL 没有 MatrixPreMult 函数。

在现代 OpenGL 中，我们不再使用矩阵堆栈，事实上，在使用着色器时，我们手动将转换矩阵传递给 GL 程序。人们(大多数)所做的是编写/使用外部 vector 代数库(如 Eigen )。

一个可能的(未经测试的)解决方法是只使用旧的已弃用的 GL 东西可能是这样的:

void rotate(float dx, float dy)
{
     //assuming that GL_MATRIX_MODE is GL_MODELVIEW
     float oldMatrix[4][4];
     glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,oldMatrix);
     glLoadIdentity();
     glRotatef(-dy,1,0,0);
     glRotatef(dx,0,1,0);
     glMultMatrixf(oldMatrix);
}

然后将这段代码放在mouse 函数中，而不是draw 例程中。您可以通过将 View 矩阵保留在 GL 矩阵堆栈中来使用此技巧，然后在每次必须绘制对象时插入/弹出。我不会在大型项目中推荐类似的东西。

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另请注意，如果您颠倒上面代码中两个 glRotate 调用的顺序，您会得到略有不同的结果，特别是如果 dx 和 dy 不小。这段代码可能稍微好一点:

float angle = sqrt(dx*dx+dy*dy)*scalingFactor;
glRotate(angle,-dy,dx,0);