如何使用 glRotatef() 和 glTranslatef() 在 3D 世界中逐步移动

Question

我有一些 3D 模型，我在 3D 空间中使用 OpenGL 渲染，我在移动 “角色”（即相机 ) 在这个世界中进行旋转和平移。

我从一些外部事件（图像用户输入或来自 GPS + 罗盘设备的一些数据）接收输入（即移动的坐标/要转动的坐标），事件类型是 旋转 或 翻译 。

我写了这个方法来管理这些事件：

- (void)moveThePlayerPositionTranslatingLat:(double)translatedLat Long:(double)translatedLong andRotating:(double)degrees{

    [super startDrawingFrame];
    if (degrees != 0)
    {
        glRotatef(degrees, 0, 0, 1);
    }

    if (translatedLat != 0)
    {
        glTranslatef(translatedLat, -translatedLong, 0);
    }

   [self redrawView];
}

然后在redrawView 我实际上是在绘制场景和我的模型。是这样的：

glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

NSInteger nModels = [models count];

for (NSInteger i = 0; i < nModels; i++) 
{
    MD2Object * mdobj = [models objectAtIndex:i];
    glPushMatrix();
    double * deltas = calloc(sizeof(double),2);

    deltas[0] = currentCoords[0] - mdobj.modelPosition[0];
    deltas[1] = currentCoords[1] - mdobj.modelPosition[1];

    glTranslatef(deltas[0], -deltas[1], 0);

    free(deltas);
    [mdobj setupForRenderGL];
    [mdobj renderGL];   
    [mdobj cleanupAfterRenderGL];
    glPopMatrix();

}
[super drawView];

问题在于，当平移时，旋转事件一个接一个地被调用：例如，当我增量旋转一些迭代（仍然围绕原点）时，我平移并最终再次旋转，但似乎最后一次旋转不会出现在当前（翻译的）位置周围，而是出现在旧位置（旧的原点）周围。我很清楚当转换的顺序颠倒时会发生这种情况，但我相信在绘制之后，世界的新中心是由翻译系统给出的。

我错过了什么？我怎样才能解决这个问题？ （任何对 OpenGL 的引用也将不胜感激）

Answer 1

听起来您在这里发生了几件事：

首先，您需要注意旋转是围绕原点发生的。因此，当您平移然后旋转时，您不是围绕您认为的原点旋转，而是围绕新原点 T^-10 （原点由翻译的倒数变换）。

其次，你让事情变得比你真正需要的要困难得多。您可能要考虑使用gluLookAt。你基本上在你的场景中给它一个位置，在你的场景中给它一个要查看的点和一个“向上”向量，它会正确设置场景。要正确使用它，请跟踪您的相机所在的位置，调用该向量 p 和一个向量 n（对于正常 ... 表示您正在寻找的方向) 和 u （你的向上向量）。如果 n 和 u 是正交向量（即它们彼此正交且具有单位长度），则更高级的特征将变得更容易。如果你这样做，你可以计算 r = n x u，（你的“右”向量），这将是一个正交的法向量给另外两个。然后，您“查看”p+n 并提供 u 作为向上向量。

理想情况下，您的 n、u 和 r 具有一些规范形式，例如：

n = <0, 0, 1>
u = <0, 1, 0>
r = <1, 0, 0>

然后您逐步累积旋转并将它们应用于您的方向向量的规范。您可以使用Euler Rotations 或Quaternion Rotations 来累积您的旋转（我已经非常欣赏各种reasons 的四元数方法）。

Answer 2

我建议不要在事件处理程序中进行累积转换，而是在内部存储转换的当前值，然后只转换一次，但我不知道这是否是你想要的行为。

伪代码：

someEvent(lat, long, deg)
{
  currentLat += lat;
  currentLong += long;
  currentDeg += deg;
}

redraw()
{
  glClear()
  glRotatef(currentDeg, 0, 0, 1);
  glTranslatef(currentLat, -currentLong, 0);
  ... // draw stuff
}