OpenGL 平移和旋转同时进行

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL 平移和旋转同时进行

【英文标题】：OpenGL translation and rotation in the same time

【发布时间】：2016-09-24 13:49:52

【问题描述】：

在我的 openGL 项目中，我试图实现以下目标：让对象围绕其原点（其自身世界中的 (0,0,0) 点）旋转并同时平移它。我想出了以下结构：

/***
Install shader and upload data to openGL, initialize and stuffs...
***/
// transfomration matrix is a global variable
// note the transformation matrix eventually will be right multiplied
// by the vertex data in the vertex shader
void keyboard()
// Inside this function I capture the keyboard input.
// if rotation key is captured, set the rotation flag
// if translation or scaling key is captured, modify the matrix like this
   transformation = glm::translate() * transformation;

void paintGL()
// Inside this function I check if the rotation flag is up and modify the 
// model to wolrd transformation matrix. I choose to modify the transform
// matrix here because I can take use of the main loop to let my object
// continuously rotate unless the flag is off.
   if(rotation flag is set)
       transformation = transformation * glm::rotate() * inverse(transformation)

int main()
    glutInit();
    glutDisplayFunc(paintGL);
    glutKeyboardFunc(keyboard);
    glutMainLoop();

现在我的问题是，当我只旋转或只平移或缩放时，程序按预期工作。但是如果我平移对象然后按下旋转，对象会回到它的初始位置然后旋转。或者消失！

我知道顺序很重要，但在我看来，只要我应用逆矩阵，对象就应该回到原来的世界并围绕原点旋转，然后我可以将它翻译回来。我的问题是由键盘和paintGL的调用顺序引起的吗？有人可以帮帮我吗？

【问题讨论】：

在paintGL，你不应该先逆变换，然后旋转，然后再变换回来吗？

@reproduktor 是的，这就是我所做的，如上所述。

对不起，我的错误，我认为 OpenGL 以另一种顺序应用矩阵。无论如何，如果您更改 keyboard 函数中的翻译，您将处理可能已经包含旋转的变换。尝试单独维护平移变换，然后在paintGL中组合平移和旋转。

但你不应该。把倒数放在一边。此外，如果您还想在对象局部坐标系中进行平移，请在右侧乘以glm::translate。

但是为了让对象绕其初始原点旋转，我需要先撤消对它所做的一切，对吧？

【参考方案1】：

按照@reprodukto 的建议，我找到了解决问题的方法。

我使用另外两个标志进行平移和缩放，并在paintGL 函数中一起处理这种情况。这样我就可以套用教科书的平移*旋转*缩放变换的顺序了。

感谢大家花时间评论和回答我的问题，非常感谢！

【参考方案2】：

您需要有一个更新 x,y&z 值的函数。您所需要的只是创建一个包含 x、y 和 z 值的数组，然后您需要将其备份到一个临时数组中。删除旧数组并用新数组替换它。它就像这样。创建一个名为 POINT 的新变量，其中包含您在翻译对象时将使用的 x、y、z 值。

typedef struct

      GLfloat xyz[3];

POINT;

void update(GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)

       POINT *point;
       POINT new_point;
         new_point.xyz[0] = x;
         new_point.xyz[1] = y;
         new_point.xyz[2] = z;
       long my_points;
       if(my_points>0)
         point  = new POINT[my_points+1];
       else
            POINT *temp = new POINT[my_points+1];
         for(long i=0;i<my_points;i++)
                      temp[i] = point[i];
              delete [] point;
              point = NULL;
           //Ok here you allocate new memory
             point = new POINT[my_points+2];
               for(long i=0;i<my_points;i++)
                    point[i] = temp[i];
                 delete [] temp;
                 temp = NULL;
       
         point[my_points] = new_point;

【讨论】：

我其实用的是新的openGL，顶点信息是先上传到顶点着色器的。目前我不想通过更改对象来执行转换。

【参考方案3】：

我相信您已经阅读过，开发人员通常从模型、视图和投影矩阵的角度进行思考。为了清楚起见，最好将这些视为：

model_to_world 矩阵（将您的模型放置在游戏世界中）

world_to_camera 矩阵（通过围绕相机移动整个游戏世界来定位您世界中的相机）

world_to_projection 矩阵（它采用截头锥体形状并将其挤压成立方体，也就是 opengl 用于渲染的立方体，x、y 和 z 方向从 -1 到 +1 的立方体）

请记住，矩阵可以同时进行平移、缩放和旋转，您可以在将单个矩阵传递到着色器程序之前将模型、视图和投影矩阵相乘一次。

我不确定你在做什么，但我认为更好的解决方案是这样的：

glm::mat4 originTransform; // this will initialize a matrix which represents no translation, scaling, or rotation, which will be useful later.
glm::mat4 localMatrix; // your "model" matrix

localMatrix = glm::translate(originTransform, glm::vec3(2.3f, 0.5f, -1.0f)); // I put in random values to translate by.

// 2nd translation:
localMatrix = glm::translate(localMatrix, glm::vec3(5.3f, 2.5f, -10.0f)); // Note that I'm inputting the localMatrix now and not the originTransform, otherwise everything that was done to this matrix before would be made irrelevant.

localMatrix = glm::rotate(localMatrix, 90.0f, glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f)); // a 90 degree rotation on the x axis. Again, note that this is done on the localMatrix and not the originTransform.

关于视图和投影矩阵，请参考网上教程。

如果您尝试制作 2D 而不是 3D 的东西，或者如果这不能帮助您解决问题，请发表评论，我将编辑我的答案以提供帮助。