Я потратил пару недель на эту проблему и, похоже, не могу найти правильного решения и нуждаюсь в совете.
Я работаю над созданием класса Camera с использованием LWJGL / Java и использую кватернионы для обработки поворотов подшипников (рыскание), тангажа и крена. Я бы хотел, чтобы эта камера справлялась со всеми 6 степенями движения в трехмерном пространстве и вращалась. Bearing, Pitch и Roll - все это кватернионы. Я умножаю их на кватернион 'change' и создаю из этого матрицу перевода. Я помещаю это в плавающий буфер и умножаю матрицу вида модели на мой буфер, содержащий матрицу вращения.
Я могу заставить вращения подшипников и тангажа работать должным образом, но когда я выполняю крен, у меня возникают проблемы. В основном, вращение вокруг оси Z (вращение) не работает. Когда я «поворачиваю» камеру, кажется, что она вращается вокруг глобальной оси Z вместо локальной оси направления камеры. Обычно я могу заставить 2 из 3 работать в зависимости от порядка, в котором я умножаю кватернионы, но я не могу заставить их работать вместе.
Поскольку все они работают независимо, я предполагаю, что что-то не так с моим методом ориентации, где я объединяю их и строю матрицу вращения. У меня проблемы с вставкой всего класса, поэтому вот методы и объявления, относящиеся к ротации:
private final static float DEGTORAD = (float)(Math.PI/180);
//Eye - position of the camera in the 3D world.
private Vector3f eye;
//Camera axis vectors, calculated each time reorient() is called.
//Initialized to global x, y, and z axis initially.
private Vector3f up;
private Vector3f right;
private Vector3f direction;
//Angles of rotation (in degrees)
private float pitchAngle;
private float bearingAngle;
private float rollAngle;
private Quaternion pitch;
private Quaternion bearing;
private Quaternion roll;
private FloatBuffer viewMatrixBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(16);
private Quaternion currentOrientation;
...
/**
* Change the bearing (yaw)
* @param bearing delta in degrees
*/
public void bearing(float bearingDelta){
bearingAngle += bearingDelta;
if(bearingAngle > 360){
bearingAngle -= 360;
}else if(bearingAngle < 0){
bearingAngle += 360;
}
bearing.setFromAxisAngle(new Vector4f(0f, 1f, 0f, bearingAngle * DEGTORAD));
bearing.normalise();
}
/**
* Change the pitch
* @param pitch delta in degrees
*/
public void pitch(float pitchDelta){
pitchAngle += pitchDelta;
if(pitchAngle > 360){
pitchAngle -= 360;
}else if(pitchAngle < 0){
pitchAngle += 360;
}
pitch.setFromAxisAngle(new Vector4f(1f, 0f, 0f, pitchAngle * DEGTORAD));
pitch.normalise();
}
/**
* @param initialRoll
*/
public void roll(float initialRoll) {
rollAngle += initialRoll;
if(rollAngle > 360){
rollAngle -= 360;
}else if(rollAngle < 0){
rollAngle += 360;
}
roll.setFromAxisAngle(new Vector4f(0, 0, 1, rollAngle * DEGTORAD));
roll.normalise();
}
/**
* Change direction to focus on a certain point in the world
* @param eye
*/
public void lookThrough(){
reorient();
GL11.glMultMatrix(viewMatrixBuffer);
}
public void reorient(){
//Multiply in order: bearing, pitch, roll. Non-commutative!
Quaternion change = new Quaternion();
Quaternion.mul(bearing, pitch, change);
Quaternion.mul(roll, change, change);
// orient the camera...
Matrix4f rotationMatrix = getRotationMatrix(change);
//Get the looking direction
direction.x = rotationMatrix.m20;
direction.y = rotationMatrix.m21;
direction.z = rotationMatrix.m22;
//Set the position
rotationMatrix.m30 = eye.x;
rotationMatrix.m31 = eye.y;
rotationMatrix.m32 = eye.z;
rotationMatrix.m33 = 1;
rotationMatrix.invert();
rotationMatrix.store(viewMatrixBuffer);
viewMatrixBuffer.rewind();
Vector3f.cross(new Vector3f(0,1,0), direction, null).normalise(right);
Vector3f.cross(right, direction, null).normalise(up);
}
Vector3f, Quaternion и Matrix4f - это все классы LWJGL, а не пользовательские.
Итак, мой вопрос, учитывая, что 3 кватерниона, представляющие подшипник, тангаж и крен, как мне изменить матрицу ModelView для точного представления этих вращений?
РЕДАКТИРОВАТЬ: Я чувствую, что это очень близко. Смотрите ссылку Gist в комментарии RiverC. После поворота на столько градусов, вид многократно перепрыгивает, а затем возвращается в нормальное положение при повороте. Суть этого есть, но он все еще немного отключен.