如何制作用于围绕 z 轴旋转三角形的特征模型矩阵

Question

如何创建一个模型矩阵来围绕 Z 轴旋转三角形？

这是我需要做的当前描述：

这个程序的主要任务包括实现一个变换矩阵和一个视图/投影矩阵。给出三个 3D 点 v0(2.0, 0.0, -2.0), v1(0.0, 2.0, -2.0), v2(-2.0, 0.0, -2.0)，您需要将这些点转换为相机/视图/监视器坐标系统，并根据它们绘制一个直线三角形。一般来说，你需要建立一个模型、视图、投影变换矩阵，这样我们就可以在屏幕上显示线三角形。

给我的当前代码如下所示。

#include "Triangle.hpp"
#include "rasterizer.hpp"
#include <eigen3/Eigen/Eigen>
#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

constexpr double MY_PI = 3.1415926;

Eigen::Matrix4f get_view_matrix(Eigen::Vector3f eye_pos)
{
    Eigen::Matrix4f view = Eigen::Matrix4f::Identity();

    Eigen::Matrix4f translate;
    translate << 1, 0, 0, -eye_pos[0], 0, 1, 0, -eye_pos[1], 0, 0, 1,
        -eye_pos[2], 0, 0, 0, 1;

    view = translate * view;

    return view;
}

Eigen::Matrix4f get_model_matrix(float rotation_angle)
{
    Eigen::Matrix4f model = Eigen::Matrix4f::Identity();

    // TODO: Implement this function
    // Create the model matrix for rotating the triangle around the Z axis.
    // Then return it.

    return model;
}

Eigen::Matrix4f get_projection_matrix(float eye_fov, float aspect_ratio,
                                      float zNear, float zFar)
{
    // Students will implement this function

    Eigen::Matrix4f projection = Eigen::Matrix4f::Identity();

    // TODO: Implement this function
    // Create the projection matrix for the given parameters.
    // Then return it.

    return projection;
}

int main(int argc, const char** argv)
{
    float angle = 0;
    bool command_line = false;
    std::string filename = "output.png";

    if (argc >= 3) {
        command_line = true;
        angle = std::stof(argv[2]); // -r by default
        if (argc == 4) {
            filename = std::string(argv[3]);
        }
        else
            return 0;
    }

    rst::rasterizer r(700, 700);

    Eigen::Vector3f eye_pos = {0, 0, 5};

    std::vector<Eigen::Vector3f> pos{{2, 0, -2}, {0, 2, -2}, {-2, 0, -2}};

    std::vector<Eigen::Vector3i> ind{{0, 1, 2}};

    auto pos_id = r.load_positions(pos);
    auto ind_id = r.load_indices(ind);

    int key = 0;
    int frame_count = 0;

    if (command_line) {
        r.clear(rst::Buffers::Color | rst::Buffers::Depth);

        r.set_model(get_model_matrix(angle));
        r.set_view(get_view_matrix(eye_pos));
        r.set_projection(get_projection_matrix(45, 1, 0.1, 50));

        r.draw(pos_id, ind_id, rst::Primitive::Triangle);
        cv::Mat image(700, 700, CV_32FC3, r.frame_buffer().data());
        image.convertTo(image, CV_8UC3, 1.0f);

        cv::imwrite(filename, image);

        return 0;
    }

    while (key != 27) {
        r.clear(rst::Buffers::Color | rst::Buffers::Depth);

        r.set_model(get_model_matrix(angle));
        r.set_view(get_view_matrix(eye_pos));
        r.set_projection(get_projection_matrix(45, 1, 0.1, 50));

        r.draw(pos_id, ind_id, rst::Primitive::Triangle);

        cv::Mat image(700, 700, CV_32FC3, r.frame_buffer().data());
        image.convertTo(image, CV_8UC3, 1.0f);
        cv::imshow("image", image);
        key = cv::waitKey(10);

        std::cout << "frame count: " << frame_count++ << '\n';

        if (key == 'a') {
            angle += 10;
        }
        else if (key == 'd') {
            angle -= 10;
        }
    }

    return 0;
}

我不只是在寻找问题的答案。我或多或少想了解代码在说什么，并获得一个与给我的代码类似的例子。浏览互联网并没有给我带来运气。我似乎找不到与此类似的其他代码。我从例子中学习得最好。

如果有帮助，我可以提供包含的其他程序。

Answer 1

你可以用下面的代码自己做：

Eigen::AngleAxisf rotationVector(rotation_angle * MY_PI / 180, Eigen::Vector3d::UnitZ());
model = rotationVector.toRotationMatrix();