delphi - OpenGL 多重矩阵变换

Question

我有简单的模型顶点着色器

#version 330

layout(location = 0) in vec3 VertexPosition;
layout(location = 1) in vec3 VertexNormal;
layout(location = 2) in vec2 VertexUV;

out VS_GS_VERTEX
{
    vec3 vs_worldpos;
    vec3 vs_normal;
    vec2 VertexUV;
} vertex_out;

uniform mat4 modelMatrix;
uniform mat4 projectionMatrix;
uniform mat4 lookAtMatrix;

void main(void)
{
    mat4 MVP = projectionMatrix * lookAtMatrix * modelMatrix;

    gl_Position = MVP * vec4(VertexPosition, 1.0);
    gl_Normal = mat3(modelMatrix) * VertexNormal;

    vertex_out.vs_worldpos = gl_Position.xyz;
    vertex_out.vs_normal = gl_Normal;
    vertex_out.VertexUV = VertexUV;
}

我传递了 modelMatrix

  modelMat := MatrixMultiply(transMat, baseMat);
  modelMat := MatrixMultiply(modelMat, scaleMat);
  modelMat := MatrixMultiply(modelMat, rotMat);
  glUniformMatrix4fv(modelMatrix_loc, 1, false, @modelMat);

其中transMat用于定位，scaleMat用于放大整个图片，rotMat用于旋转整个地形。 一切都很好，而 baseMat 是模型在地形上的坐标

baseMat := CreateTranslationMatrix(AffineVectorMake(pos.x, pos.y, pos.z));

但是当我尝试按自己的模型比例放大模型时(模型具有基于零的坐标，例如树根位于 (0, 0, 0))

  scMat := CreateScaleMatrix(AffineVectorMake(scale, scale, scale));
  trMat := CreateTranslationMatrix(AffineVectorMake(pos.x, pos.y, pos.z));

  baseMat := MatrixMultiply(scMat, trMat);

模型不仅放大了，而且还改变了坐标并且不再放置在地形上。是否可以制作一个模型矩阵，其中包含模型的缩放、旋转、平移，以及另一种平移、缩放和旋转？或者我应该做点别的事？来自 GLScene 的矩阵数学似乎工作正常。

编辑:我无法通过首先缩放来对矩阵使用正确的顺序，因为我有这个

地形的结构是 64x64 block 的图 block ，每个 block 都有基本坐标。因此，为了将其放在一起，我需要首先将每个 block 平移到正确的位置，然后才缩放以放大图像并用鼠标旋转。每个模型还具有分配给地形的绝对位置。我应该缩放和旋转模型(自己的模型修改器)并将其放置在地形上的正确位置。 transMat(将图 block 和模型放置在屏幕中央)，scaleMat 和 rotMat 为地形和模型共享。而本地的scMat和trMat用于放大模型并将其放置到正确的位置。

如果我让地形按原样使用 rotMat * scaleMat * transMat 但使用模型作为 rotMat * transMat * trMat * scaleMat * scMat 我有这个
近一点

Edit2:将顶点着色器更改为

uniform mat4 modelMatrix;
uniform mat4 MVP;

void main(void)
{
    vec4 modelPos = modelMatrix * vec4(VertexPosition, 1.0);
    gl_Position = MVP * modelPos;
    gl_Normal = mat3(modelMatrix) * VertexNormal;

    vertex_out.vs_worldpos = gl_Position.xyz;
    vertex_out.vs_normal = gl_Normal;
    vertex_out.VertexUV = VertexUV;
}

并通过

modelMatrix = modelRotMat * modelScaleMat;
mvpMatrix = projMat * lookAtMat * rotMat * scaleMat * modelTransMat * transNat;

现在它可以按预期工作，感谢您的帮助。

Answer 1

您必须在平移之前应用缩放。应用矩阵的正确顺序是

FinalMatrix = TranslationMatrix * RotationMatrix * ScaleMatrix;

(具体情况下可以切换旋转和平移，具体取决于你要旋转的内容，但一般会是这样)所以，如果你想组合更多，你就必须这样做；

FinalMatrix = TranslationMatrix1 *TranslationMatrix2* RotationMatrix1 * RotationMatrix2 * ScaleMatrix1*ScaleMatrix2;

编辑

因此，您的模型在您的地形上具有基本位置旋转和比例。您还想时不时地向它们添加其他变换。你将需要很多矩阵。根据模型地形上的基础坐标，计算 TranslationMatrix2。您的 CreateTranslationMatrix(AffineVectorMake(pos.x, pos.y, pos.z)) 应该没问题。模型在地形上的基本比例和旋转也应在 RotationMatrix2 和 ScaleMatrix2 中。这三个矩阵保存每个模型在地形上的基本比例位置和方向。您的最终模型矩阵将是

ModelMatrix =  TranslationMatrix2 *RotationMatrix2 * ScaleMatrix2;

当您想要缩放它们或将它们从该位置移动时，您可以使用公式将新的转换与这些转换结合起来。假设您要应用第二个缩放、新的旋转和新的平移，其矩阵为 ScaleMatrix1、RotationMatrix1 和 TranslationMatrix1。您的最终模型矩阵将是:

ModelMatrix =  TranslationMatrix1 *TranslationMatrix2*RotationMatrix1 * RotationMatrix2 * ScaleMatrix1*ScaleMatrix2;

编辑2

如果你想保持地形的结构，我认为你必须使用地形使用的比例矩阵来缩放模型的位置。然后，从该位置计算模型的平移矩阵。使用共享的旋转矩阵和模型自己的比例，就像这样

pos = scaleMat * pos;
trMat = CreateTranslationMatrix(AffineVectorMake(pos.x, pos.y, pos.z));
ModelMatrix = SharedRotation* scMat * trMat ;