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c++ - 绝对比例 - 旋转比例矢量

问题描述

需要获取对象的全局绝对比例才能使用OpenGL显示它。当我只是将父母和孩子的比例向量相乘时，我得到了世界轴空间的绝对比例。当我旋转对象时，它会沿全局轴而不是局部轴缩放。

我决定我也需要旋转比例矢量。但：

  1. 当我尝试使用方向矢量旋转它时 - 它的值有时会变为0，并且也会缩放。

    { scale.x * forward.x , scale.y * forward.y , scale.z * forward.z }

  2. 当我尝试用 旋转它时glm::rotate，它会产生意想不到的结果，例如无限旋转/缩放、扳手和其他对网格的影响。

    auto globalScale = glm::vec3(scale.x, scale.y, scale.z);
globalScale = glm::rotate(globalScale, rotation.x, {1,0,0});
globalScale = glm::rotate(globalScale, rotation.y, {0,1,0});
globalScale = glm::rotate(globalScale, rotation.z, {0,0,1});

我的渲染代码：

void Render(Material *mat, Transform* tr){

    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
    glEnable (GL_LIGHTING);
    glEnable (GL_LIGHT0);

    // Get object transformations
    Vector3 pos = tr->globalPosition();
    Vector3 rot = tr->globalRotation();
    Vector3 scale = (tr->globalScale());
    auto globalScale = glm::vec3(scale.x, scale.y, scale.z);

    // First, scaling, then rotating, then translating in world space
    // ( Initially all objects rendering starts at (0,0,0) )
    glScaled(globalScale.x, globalScale.y, globalScale.z);
    glRotatef(rot.x, 1.0, 0.0, 0.0);
    glRotatef(rot.y, 0.0, 1.0, 0.0);
    glRotatef(rot.z, 0.0, 0.0, 1.0);
    glTranslated(pos.x, pos.y, pos.z);

    // Rendering 

    glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

    glVertexPointer(3,GL_FLOAT,0,vertexArray);
    glNormalPointer(GL_FLOAT,0,normalArray);

    glClientActiveTexture(GL_TEXTURE0_ARB);
    glTexCoordPointer(2,GL_FLOAT,0,uvArray);

    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,numVerts);
    glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
    glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
    glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);

    // Rolling transformations back

    glTranslated(-pos.x, -pos.y, -pos.z);
    glRotated(-rot.z, 0.0, 0.0, 1.0);
    glRotated(-rot.y, 0.0, 1.0, 0.0);
    glRotated(-rot.x, 1.0, 0.0, 0.0);
    glScaled(1/globalScale.x, 1/globalScale.y, 1/globalScale.z);
}

渲染调用：

void RenderObject(GameObject* go){
    for(auto goc : go->children)
        goc->Update<MeshRenderer>();//RenderObject(goc);
}

void RenderScene(){
    auto scene = EditorInstance::GetSingleton()->currentScene;
    for(auto go : scene->hierarchy){
        RenderObject(go);
        if(auto mr = (go->GetComponent<Camera>())){
            mr->Update();
        }
    }
}

... render->setOnRender(RenderScene); ...

主要渲染方式：

int render()
{
#ifdef EDITOR
        glBindFramebufferEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, fbo); // Bind our frame buffer for rendering
        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT | GL_ENABLE_BIT); // Push our glEnable and glViewport states
        DrawGrid(100);
#else
    if(NukeOGL::getSingleton() != this){
        glBindFramebufferEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, fbo); // Bind our frame buffer for rendering
        glPushAttrib(GL_VIEWPORT_BIT | GL_ENABLE_BIT); // Push our glEnable and glViewport states
    }
#endif

    //glClearColor(0, 0, 0, 1.0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glLoadIdentity ();

    gluLookAt(transform->position.x,
                      transform->position.y,
                      transform->position.z,
                      transform->position.x + transform->direction().x,
                      transform->position.y + transform->direction().y,
                      transform->position.z + transform->direction().z,
                      0.0,
                      1.0,
                      0.0);

    if(_onRender.size() > 0)
        for(auto _rn : _onRender){
            _rn();
        }

#ifdef EDITOR
    glPopAttrib(); // Restore our glEnable and glViewport states
    glBindFramebufferEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, 0); // Unbind our texture
#else
    if(NukeOGL::getSingleton() != this){
        glPopAttrib(); // Restore our glEnable and glViewport states
        glBindFramebufferEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT, 0); // Unbind our texture
    }
#endif
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    if(_onGUI.size() > 0)
        for(auto _rn : _onGUI){
            _rn();
        }

    glutSwapBuffers();
    //glutPostRedisplay();
    return 0;
}

我做错了什么？我应该怎么做才能使其从本地空间扩展到世界空间？

标签： c++openglglm-math

解决方案

缩放和旋转是线性变换，它们的效果与到坐标系原点的距离有关。您必须以正确的顺序应用它们，并且每个都具有正确的来源。

我用 2D 解释，所以更容易理解。
假设您有一个大小为 axb 的矩形，其中心位于{cx,cy}并且您想要缩放和旋转（按此顺序）。然后你首先翻译成{0,0}然后缩放，然后旋转，然后将它翻译回{cx,cy}。由于每个变换都是由一个矩阵定义的，并且通常 OpenGL 矩阵是按列顺序定义的，所以这个对象的组合矩阵可能是：

MObj_i = MObj_i_trans(cx,cy) * MObj_i_rot(cangle, caxis) * MObj_i_sca(cfactor) * MObj_i_trans(-cx,-cy)

在为每个对象（每个对象都有自己的中心/缩放/旋转）进行这些转换之后，您需要一个“全局”缩放和旋转。同样，您需要一个比例/旋转中心：

MGlobal = MGlo_trans(gx,gy) * MGlo_rot(gangle, gaxis) * MGlo_sca(gfactor) * MGlo_trans(-gx,-gy)

通常世界中心是 `{0,0}' 所以你可以避免翻译：

MGlobal = MGlo_rot(gangle, gaxis) * MGlo_sca(gfactor)

好消息是这些变换可以组合成一个唯一的矩阵。因此，对于每个对象，您应用矩阵：

MObjec_i = MGlobal * MObj_i

如果您使用glm进行这些数学运算，请不要忘记初始化一个身份矩阵：

glm::mat4 objScale(1.0);
objScale(objScale, vec3(fx, fy, fz));
glm::mat4 objRotate(1.0);
objRotate(objRotate, angle, vec3(axis.x, axis.y, axis.z));
etc.

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