Android OpenGL 旋转矩阵变形答案

【问题标题】：Android OpenGL rotation matrix deformationAndroid OpenGL 旋转矩阵变形
【发布时间】：2013-02-18 08:55:17
【问题描述】：

在我的渲染器中，我有：

private float[] MATRIX_VIEW = new float[16];
private float[] MATRIX_PROJECTION = new float[16];
private float[] MATRIX_VP = new float[16];

在“onSurfaceChanged”中：

...
//Set projection
Matrix.orthoM(
  MATRIX_PROJECTION,0,
  -hDim,hDim,
  -vDim,vDim,
  1,100
);
//Set View
Matrix.setLookAtM(
  MATRIX_VIEW,0,
  cameraPosition[0],
  cameraPosition[1],
  cameraPosition[2],
  cameraFacing[0],
  cameraFacing[1],
  cameraFacing[2],
  cameraHook[0],
  cameraHook[1],
  cameraHOOK[2]
);
//SetView*Projection
Matrix.multiplyMM(
  MATRIX_VP,0,
  MATRIX_PROJECTION,0,
  MATRIX_VIEW,0
);
...

我有许多相同形状的克隆，所以我写了“ShapeSet_Set”类：

...    
private float[] MATRIX_ORIGIN = new float[16];
private float[] MATRIX_VPO = new float[16];

private float[] MATRIX_SCALE = new float[16];
...

/*
origin matrix is group of all shapes center position
scale matrix represents zoom
*/

和“ShapeSet_Element”：

...    
private float[] MATRIX_POSITION = new float[16];
private float[] MATRIX_ROTATION = new float[16];

private float[] MATRIX_ALL = new float[16];
...

/*
position matrix is position of shape relative to origin position
rotation matrix is shape rotation arond its center
all matrix is matrix which will be passed to shader
*/

在渲染器的“DrawFrame”上，ShapeSet_Set 的“onDrawFrame”被调用。它计算 View*Projection*Origin 矩阵：

...
Matrix.multiplyMM(
  MATRIX_VPO,0,
  RENDERER.getVPMatrix(),0,
  MATRIX_ORIGIN,0
);
...

并调用每个 ShapeSet_Element 的“onDrawFrame”，其中包含：

...
//Get View*Projection*Origin matrix
System.arraycopy(
  SET.getVPOMatrix(),0,
  MATRIX_ALL,0,
  16
);
//Apply zoom
Matrix.multiplyMM(
  MATRIX_ALL,0,
  MATRIX_ALL,0,
  SET.getScaleMatrix(),0
);
//Apply element's position
Matrix.multiplyMM(
  MATRIX_ALL,0,
  MATRIX_ALL,0,
  MATRIX_POSITION,0
);
//Apply element's rotation
Matrix.multiplyMM(
  MATRIX_ALL,0,
  MATRIX_ALL,0,
  MATRIX_ROTATION,0
);
...

一切正常，直到我应用旋转。这是设置元素旋转的方法：

public void setRotation(float xDeg,float yDeg,float zDeg)
{
  //Set new rotation values to open up actual values
  rotation_X = xDeg;
  rotation_Y = yDeg;
  rotation_Z = zDeg;
  //Set new rotation matrix
  Matrix.setIdentityM(MATRIX_ROTATION,0);
  //Rotate around x axis
  Matrix.rotateM(
    MATRIX_ROTATION,0,
    rotation_X,0,
    1,0,0
  );
  //Rotate around y axis
  Matrix.rotateM(
    MATRIX_ROTATION,0,
    -rotation_Y,0,
    0,1,0
  );
  //Rotate around z axis
  Matrix.rotateM(
    MATRIX_ROTATION,0,
    rotation_Z,0,
    0,0,-1
  );
}

当元素围绕 x 或 y 轴旋转时，它可以正常工作，但是... 当围绕 z 轴旋转时，元素的高度（原始 y 维度）在几何上减小旋转 90 度时最大为 0，旋转 180 度时放大到原始值。

有谁知道，这是什么原因造成的？

如果这是通过错误的矩阵乘法或错误的旋转矩阵设置完成的，我无法解决。

【问题讨论】：

在处理涉及多轴的旋转时最好使用四元数。还可以防止云台锁定。
你能说得具体点吗，我现在对这个方法一无所知。
我试过四元数。围绕 x 和 y 轴的旋转工作正常，但 z 轴变形仍然存在。
围绕 z 轴的旋转会变形，即使我只围绕它旋转形状。有谁知道，什么可能导致绕z轴旋转变形？

标签： android opengl-es matrix rotation

【解决方案1】：

可以避免像这样http://tutorialrandom.blogspot.com/2012/08/how-to-rotate-in-3d-using-opengl-proper.html这样没有四元数的云台锁定

听起来你的模型视图矩阵中的某些东西出了问题，尝试像上面链接中那样进行旋转，它可能会解决你的问题

【讨论】：