通用简单 3D 矩阵旋转问题

Question

我的 3D 对象的旋转有问题（它在 java 中，但没关系）

背景：

我有一个简单的 3d 模型，你是第一人称玩家，你将鼠标向上移动以查看（即按 3D 的 x 轴旋转）并向下移动鼠标以向下查看（向相反方向旋转方向）

但是：

我也有左右箭头键来左/右转（旋转 3D 的 y 轴）

现在的问题是，当我转动时，当我按 x 轴旋转时，它不再按预期转动，即如果您转动 180 度，向下移动鼠标实际上是向上看，如果向上移动鼠标你真的往下看。

我可以在 x/y 轴上执行什么旋转来解决这个问题？

-所以无论我转了多少/多少，鼠标向上移动都会向上移动，鼠标向下移动会向下移动。

抱歉，我无法更好地解释它，但如果您需要更多信息，请发表评论。

非常感谢，

这可能是一个简单的转换，但我想不出来:(

一些Java轮换代码：

鼠标上/下：

  public void rotateXY(double radians, double Yradians)
  {
      vpTrans.getTransform(T3D); 
      Transform3D test = new Transform3D();
      Transform3D testX = new Transform3D();
      Transform3D testY = new Transform3D();
      translate.set(lastXcord, lastYcord, lastZcord);
      testX.rotX(radians);
      testY.rotY(Yradians);
      test.mul(testX, testY);
      test.setTranslation(translate);
      vpTrans.setTransform(test);
      //System.out.println(test);
  } // end of rotateXY()

左：（右只是相似，但在角度变化时用减号而不是加号）

 public void run() {
    Transform3D test = new Transform3D();
    Transform3D rotX = new Transform3D();
    Transform3D rotY = new Transform3D();

    vpTrans.getTransform(T3D);
    translate.set(lastXcord, lastYcord, lastZcord);
    angle += 0.05;
    trueangle += 0.05;
    rotX.rotX(angle);
    rotY.rotY(Yangle);

    test.mul(rotX, rotY);

    test.setTranslation(translate);
    vpTrans.setTransform(test);
}

我需要添加什么变换/旋转，所以无论我的 y 轴如何，当鼠标上下移动时，相机都会向上看？？

Answer 1

您的转换顺序似乎有问题。与数值乘法不同，matrix multiplication is not commutative。 3D 应用程序对变换的顺序非常敏感。

英文：

如果x 和y 是数字，那么x * y = y * x

但是，如果x 和y 是矩阵，那么x * y ≠ y * x!

考虑到这一点，让我们看看你在做什么。

test.mul(rotX, rotY);

为了形象化这个乘法发生了什么，想象一下你的脑海中出现了一条直线。我们称之为LineUp。现在低头看你的键盘，想象LineUp 和你一起倾斜。现在将你的头转向LineUp 90 度。这就是你的旋转矩阵发生的事情。疯了吧？

现在让我们像这样反转乘法：test.mul(rotY, rotX);

所以坐直，向前看，然后转动你的头/身体/椅子。现在往下看一点。您首先在真正的LineUp 轴上旋转，然后应用上/下变换。好玩吗？

考虑矩阵转换的一种好方法就像一个必须按顺序排列的指令集。

1. 右转。 (rotY)
2. 转过头来。 (rotX)
3. 移至计算机 (translate)
4. ...等

更改一项操作的顺序会以有趣和令人发指的方式更改所有后续指令。

你正在构建的是一个相机，所以我强烈推荐reading how to build one。

了解矩阵变换的一个很好的练习是建立一个太阳系，其中包括绕轨道运行的卫星和旋转的行星。它会让人大开眼界，而且信息量很大。