旋转轴重映射？

Posted 2023-02-16

【中文标题】旋转轴重映射？

【英文标题】：Rotation Axis Remap?

【发布时间】：2011-10-11 08:42:37

【问题描述】：

我正在使用跟踪设备（仅跟踪旋转，而不是位置）作为输入，并将其旋转矩阵发送到 OpenGL 应用程序。跟踪器在与其轴系对齐时发送一个单位矩阵，即当跟踪器面向其 Y 轴并且跟踪器的向上方向面向其 Z 轴时。如图右侧所示。

如果我旋转跟踪器，我的 opengl 程序中的相应旋转是错误的。为了解决这个问题，我尝试将跟踪器提供的矩阵乘以：

  1  0  0  0
  0  0  1  0
  0 -1  0  0
  0  0  0  1 

要重新映射，但无论我尝试什么，似乎三个旋转中的一个总是错误的。

是否有一些矩阵可以与我的跟踪器矩阵相乘以获得正确的旋转？

===== 编辑 =====

android 的 remapCoordinateSystem 似乎实现了我想要的，但我无法理解其中的代码： https://github.com/android/platform_frameworks_base/blob/master/core/java/android/hardware/SensorManager.java#L1459

【问题讨论】：

你是右乘还是左乘跟踪器？尝试切换矩阵乘法操作数。

你的意思是在你写glRotatef(degree, axis)之后你得到了错误的旋转，或者当你手动计算变换矩阵时你得到了错误？

Shahbaz：我只是将跟踪器的矩阵按原样传递给 OpenGL（通过着色器）。如果你看图，当设备绕它的 z 轴旋转时，我应用矩阵的 opengl 对象会以不同的方式旋转。

@Jubei 所以你手动计算矩阵？尝试在您的 OpenGL 程序中发送此矩阵： [1 0 0 0; 0 cos_a -sin_a，0； 0 sin_a cos_a 0； 0 0 0 1] 具有不断增加的 alpha。它仍然旋转错误吗？

不，它不会旋转错误。即使使用我的跟踪器矩阵，它也不会“错误”旋转。当我的跟踪器围绕 Z 旋转时，openGL 围绕其 Z 轴旋转。没有错，符合预期，但并不如预期。我需要重新映射轴！ @datenwolf 我这样复制：modelMatrix = AxisChangeMatrix*TrackerMatrix;

【参考方案1】：

以下内容用于转换矩阵以与 OpenGL 一起正常工作。

//orientation is the tracker's rotation matrix
orientation = glm::rotate(orientation, glm::degrees((float)M_PI/2),vec3(1,0,0));
orientation = glm::inverse(orientation);
orientation = glm::rotate(orientation, glm::degrees((float)M_PI/2),vec3(1,0,0));

我不知道它为什么起作用，但它起作用了。

【参考方案2】：

我认为您应该尝试使用四元数计算，因为跟踪器可能会沿其当前（“瞬间”）轴旋转。所以，我认为最终的旋转将是跟踪器所做的所有旋转的总结。

或者我只是没有理解你的“跟踪器”终点的含义=）

【讨论】：

跟踪器是以绝对方式被跟踪的，而不是相对的。因此，当我将跟踪器指向显示器时（即，将其与图中右侧的轴对齐），跟踪器认为它的 y 轴朝下。

想象一下一个输入设备，它通过电缆与计算机通信，只向您发送 9 个浮点数（一个旋转矩阵）。

【参考方案3】：

从 cmets 中，我了解到您得到了正确的旋转矩阵，但您希望旋转发生在另一个轴上。例如，您的矩阵围绕 z 旋转，但您希望它围绕 x。

要做到这一点，你有很多方法。

一个是首先进行旋转。例如，如果从您的设备中您得到该旋转应该围绕 z，但在您的程序中您想将其映射到 x，那么不是围绕 z 旋转，而是围绕 x 旋转它！类似的东西

glRotatef(rot_z, 1, 0, 0);

所以如果你得到的数据是这样的：

data[] = data_about_x, data_about_y, data_about_z

你会有这样的地图：

data_map[] = 2, 0, 1

旋转时你写：

glRotatef(data[data_map[0]], 1, 0, 0)

或者，您可以将地图反过来，这对您来说可能更有意义：

axis_map[][3] = 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0

然后写：

glRotatef(data[2], axis_map[2][0], axis_map[2][1], axis_map[2][2]);

【讨论】：

一个旋转矩阵包含所有 3 个旋转，大约 x y 和 z。因此，恐怕您的答案不适用于重新映射现有矩阵:(

据我所知，没有简单的方法可以改变现有的矩阵。但是等一下，我以为你构造了矩阵，所以我解释了如何改变构造。所以你只是已经建立了转换矩阵？