OpenGL - 骨骼动画 - 骨骼围绕原点旋转

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL - 骨骼动画 - 骨骼围绕原点旋转

【英文标题】：OpenGL - skeletal animation - bone rotates around origin

【发布时间】：2019-04-07 10:57:05

【问题描述】：

我正在关注 Youtube (https://www.youtube.com/watch?v=f3Cr8Yx3GGA) 上关于骨骼动画的系列教程，但遇到了一个问题 - 一切正常，除了当我旋转其中一个骨骼（或“关节”）时，它们会围绕场景起源，这意味着它们不会留在原地而是被翻译。下图说明了问题：

我怎样才能避免翻译发生？我已经多次阅读教程系列，但无法确定哪个步骤可以防止这种情况发生。

代码很大，分成十几个文件，我不知道哪个部分可能导致问题，所以我认为在这里发布它没有太大意义（它应该类似于教程中的代码，即使我在他使用 Java 时使用 C++。教​​程代码可以在这里找到：https://github.com/TheThinMatrix/OpenGL-Animation)。如果您可以就骨骼动画中通常如何解决此问题给我提供一般性建议，那么至少应该足以让我确定错误的部分并尝试从那里移开。

【问题讨论】：

你是如何计算骨骼矩阵的？您需要沿着骨架行走并累积您遇到的所有变换。通常，每个骨骼都有一个旋转，然后沿着骨骼平移以到达下一个关节。

@NicoSchertler 这就是我正在做的事情。

【参考方案1】：

旋转矩阵本身只能描述围绕原点的旋转 (Wikipedia)。但是，旋转可以与平移结合使用，以更改原点的位置以获得所需的效果。例如，您可以：

平移对象，使其以原点为中心 将对象旋转到所需方向 将对象平移回原始位置

或者，用不同但功能相同的方式来表达它：

将原点移动到对象的位置 将对象旋转到所需方向 将原点重置回其原始位置

相关问题：Rotating an object around a fixed point in opengl

【讨论】：

我知道在正常对象旋转中使用这种方法，但从我在骨骼动画教程中看到的情况来看，这不是通常在那里完成的方式。您将一个矩阵发送到每个骨骼的着色器，然后将顶点（基于它们的权重和分配的骨骼）与之相乘；在任何时候都不会将对象转换为原点。例如，观察这个顶点着色器：github.com/TheThinMatrix/OpenGL-Animation/blob/master/Animation/…

在发送到顶点着色器之前，可以将旋转和平移矩阵相乘成一个通用矩阵。您是通过程序还是其他外部软件编辑模型？我看到的 github 代码似乎直接从输入文件中读取了矩阵。

它们相乘，是的。而且我没有使用任何输入文件，而是在代码本身内部手动创建数据。

好吧，如果您发送的矩阵是旋转矩阵和平移矩阵之间的乘法，我唯一的其他建议可能是切换乘法的顺序。矩阵乘法不可交换，因此rotation * translation 与translation * rotation 不同。看看切换它们是否会产生所需的结果。

嗯，结果改变并围绕不同的点转，但它破坏了翻译（直到现在）。例如，如果父级位于 (3.0, 0.0, 0.0)，并且我想旋转子级，如果我希望它保持在同一个位置，我还需要将子级转换为 (3.0, 0.0, 0.0)，而不是正确的 (0.0, 0.0, 0.0)（因为孩子的位置应该是相对于父母的）。

【参考方案2】：

你只需要注意你正在旋转的东西。

解决此问题的方法：先旋转它，然后再平移它。在对象位于原点时旋转对象，然后将对象平移到您想要的位置。

当整个程序发生变化时，请重复执行此操作。从原点开始对象，进行所需的旋转，然后平移到它的最终静止位置。