c++ - 如何正确地使用四元数进行旋转

Question

所以我正在尝试制作一个相机来观察我创建的对象，并且该对象应该响应鼠标和键盘输入而旋转。鼠标提供俯仰和偏航旋转，键盘控制滚动。

到目前为止，我管理的是代表四元数相机的这个类:

QuaternionCamera::QuaternionCamera(vec3 direction)
{
    this->initial_state = quat(1, 0, 0, 0);
    this->distance = direction;
}

void QuaternionCamera::RotateCamera(float Xangle, float Yangle, float Zangle) {
    quat temp = initial_state.qFromAngleAxis(Xangle, vec4(1,0,0,1));
    quat temp2 = temp * initial_state.qFromAngleAxis(Yangle, vec4(0,1,0,1));
    quat temp3 =  temp2 * initial_state.qFromAngleAxis(Zangle, vec4(0, 0, 1, 1));
    initial_state = initial_state * temp3;
    initial_state = initial_state.qNormalize();
}

mat4 QuaternionCamera::ViewMatrix() {
    mat4 rotatingMatrixFromQuaternion = initial_state.qGLMatrix(initial_state, mat4());
    mat4 res = MatrixFactory::translationMatrix(distance);
    return res*rotatingMatrixFromQuaternion;
}

它的工作原理非常简单，当鼠标被点击和移动时，RotateCamera 函数通过 RotateCamera(Pitch, Yaw, 0) 调用，当键盘被按下时我通过 RotateCamera(0, 0, Roll) 调用它).这里的问题是对象绕着奇怪的轴旋转，而不是绕着自己的轴旋转。

要正确理解我要实现的目标，请观看此视频: Video of Quaternion Functioning

Answer 1

您计算的四元数错误。

你的相机应该有一个四元数 Q，我相信这是你的 initial_state。当您想要旋转您的方向时，您只需像您一样计算一个新的四元数 (quat temp) 并将其应用到左侧。

由于四元数不可交换，因此您必须以正确的顺序应用它，即 Q2 * Q1，其中 Q2 是新四元数，Q1 是旧四元数。