存储世界空间坐标

Posted 2023-02-16

【中文标题】存储世界空间坐标

【英文标题】：Storing World-space Coordinates

【发布时间】：2011-11-09 22:15:25

【问题描述】：

在设计要放置在 OpenGL 世界空间中的对象时，世界空间坐标如何与其对应的对象/模型一起存储？

为了简单起见，我一直在使用 Wavefront Object 文件，我听说过 Collada，但还没有找到任何标准的方法来保存世界空间，就像设计游戏关卡时那样。

我对 OpenGL 很陌生。

【参考方案1】：

世界位置、旋转和缩放始终可以定义为 4x4 矩阵，但如果仅将其存储在一个矩阵中，则会丢失一些信息。因此，三个矩阵是分开存储的：

W = Translation * Rotation * Scale
with
    [ 1 0 0 x ]
    [ 0 1 0 y ]
    [ 0 0 1 z ]
T = [ 0 0 0 1 ]

    [ r r r 0 ]
    [ r r r 0 ]
    [ r r r 0 ]
R = [ 0 0 0 1 ]

    [ sx 0  0  0 ]
    [ 0  sy 0  0 ]
    [ 0  0  sz 0 ]
S = [ 0  0  0  1 ]

旋转很难仅存储在单个矩阵中。所以大多数时候，我们使用Quaternion 来存储旋转，因为它更容易理解它的作用并符合更好的计算。关于gimbal locks (movie)，我可以解释很多，但您可能需要一个包含这些数据类型的reference guide for matrices 和一个好的openGL math library。

由于 OpenGL 不是一个引擎，它没有一些您可以使用的基本游戏对象，因此您必须自己创建该类（假设此处为 OOP）。将世界数据存储在这些对象中，并以适当的顺序绘制它们。您不应该将世界数据保存到 3D 模型中，因为您可以实例化同一模型的多个对象（多个看起来相同的敌人）。

这是一个tutorial，向您展示如何创建一个基本引擎。

【讨论】：

感谢您的信息。我熟悉万向节锁和四元数。我不确定是四元数还是欧拉角更常用。尽管进行了很多谷歌搜索，但我没有遇到该教程，它看起来很有用。谢谢。

【参考方案2】：

世界空间坐标如何与其对应的对象/模型一起存储？

随你喜欢。

OpenGL 不处理数据管理。这完全取决于您。

【讨论】：

啊，我开始怀疑，但认为可能有一个标准的结构。

【参考方案3】：

通常他们不是。对象大多是在自己的空间中设计的。它们在“世界”中的位置是通常表示为矩阵的变换（平移、旋转）的结果。

例如，如果您查看 Collada 规范，您会发现场景是节点的层次结构（DAG）以及可能的平移、旋转、缩放或倾斜。我不认为这样的层次结构（或场景描述）可以用 OBJ 格式表达。

总而言之，它与 OpenGL 没有太大关系。

【讨论】：

Collada 是一个非常广泛的规范，我几乎没有触及表面。我更多地考虑静态对象，例如建筑物之类的东西。我很乐意操纵它们，但不清楚这些对象的实际相对定位（世界空间）是如何管理的。从给出的答案中，我怀疑该对象存储了一个转换？是与每个对象一起存储的模型视图转换以将其放入世界空间吗？

您需要某种形式的结构来表示您的场景。通常，图结构（称为scene graph）是明智的选择。这将创建对象和转换的层次结构，允许您使用（静态）对象及其相对位置来描述场景。您可以使用现有的场景图库，也可以自己创建一些东西。然而，这与我为 Collada 提到的场景层次结构密切相关。你必须以某种方式自己管理它。 OpenGL 不会为你做这件事。