用四元數旋轉相機

Question

我試圖制作一個可以按箭頭鍵旋轉的照相機，但是，當我轉動照相機並嘗試旋轉照相機時，它不會繞正確的軸旋轉。

例如，我的上向量是（0，1，0）。 我可以左右旋轉相機，因為這個向量是恆定的。 當我嘗試繞其右軸旋轉時，相機無法正常工作。 如果我左右轉動相機並繞右軸旋轉，通常會以不正確的奇怪方向對待軸。 情況並非如此，因為我仍然可以完美地向右移動相機，只是無法正確旋轉。

以下是所有相關代碼。 我不確定為什么旋轉繞y軸而不是其他任何軸旋轉。

// m_rotation is a Quaternion and rotation is a 4x4 view matrix

// Rotate around y-axis when left arrow pressed
// This works perfectly
if ( Input::IsKeyDown( Input::KEY_LEFT_ARROW ) ) {
    Rotate( Vector3<float>( 0, -1, 0 ), m_sensitivity );
}

// When down arrow is pressed, rotate around right axis
// This rotates around strange axis
if ( Input::IsKeyDown( Input::KEY_DOWN_ARROW ) ) {
    Rotate( m_rotation.GetRight( rotation ), m_sensitivity );
}

// Rotate methods
void Camera::Rotate( const Vector3<float> &axis, float angle ) {
    Rotate( Quaternion( axis, angle ) );
}

void Camera::Rotate( const Quaternion &quaternion ) {
    m_rotation = Quaternion( ( quaternion * m_rotation ).Normalized() );
}

// Quaternion code
Quaternion( const Vector3<float> &vect, float angle ) {
    float sinAngle = sinf( angle / 2.0f );
    float cosAngle = cosf( angle / 2.0f );

    ( *this )[ 0 ] = vect[ 0 ] * sinAngle;
    ( *this )[ 1 ] = vect[ 1 ] * sinAngle;
    ( *this )[ 2 ] = vect[ 2 ] * sinAngle;
    ( *this )[ 3 ] = cosAngle;
}

inline Quaternion operator*( const Quaternion &quat ) const {
    Quaternion ret;

    ret[ 3 ] = ( ( *this )[ 3 ] * quat[ 3 ] ) - ( ( *this )[ 0 ] * quat[ 0 ] ) - ( ( *this )[ 1 ] * quat[ 1 ] ) - ( ( *this )[ 2 ] * quat[ 2 ] );
    ret[ 0 ] = ( ( *this )[ 3 ] * quat[ 0 ] ) + ( ( *this )[ 0 ] * quat[ 3 ] ) + ( ( *this )[ 1 ] * quat[ 2 ] ) - ( ( *this )[ 2 ] * quat[ 1 ] );
    ret[ 1 ] = ( ( *this )[ 3 ] * quat[ 1 ] ) + ( ( *this )[ 1 ] * quat[ 3 ] ) + ( ( *this )[ 2 ] * quat[ 0 ] ) - ( ( *this )[ 0 ] * quat[ 2 ] );
    ret[ 2 ] = ( ( *this )[ 3 ] * quat[ 2 ] ) + ( ( *this )[ 2 ] * quat[ 3 ] ) + ( ( *this )[ 0 ] * quat[ 1 ] ) - ( ( *this )[ 1 ] * quat[ 0 ] );

    return ret;
}

inline Vector3<float> GetRight( const Matrix4<float> &viewMatrix ) const {
    return Vector3<float>( rotation[ 0 ][ 0 ], rotation[ 1 ][ 0 ], rotation[ 2 ][ 0 ] );
}

任何幫助或建議，我們將不勝感激。 謝謝。

Answer 1

經過幾天的嘗試各種不同的事情，我發現了問題。 我忘了四元數在相乘時是不可交換的。 這導致相機旋轉異常。 因此，要解決此問題，我要做的就是更改此代碼。

void Camera::Rotate( const Quaternion &quaternion ) {
     m_rotation = Quaternion( ( quaternion * m_rotation ).Normalized() );
} 

為此...

void Camera::Rotate( const Quaternion &quaternion ) {
     m_rotation = Quaternion( ( m_rotation * quaternion ).Normalized() );
} 

我希望將其發布，希望對以后的人有所幫助。