如何正确使用四元数进行旋转答案

【问题标题】：How To Properly do Rotations With Quaternions如何正确使用四元数进行旋转
【发布时间】：2019-04-06 01:10:56
【问题描述】：

所以我正在尝试制作一个相机来查看我创建的对象，并且该对象应旋转以响应鼠标和键盘输入。鼠标提供俯仰和偏航旋转，键盘处理滚动。

到目前为止，我管理的是这个代表四元数相机的类：

QuaternionCamera::QuaternionCamera(vec3 direction)
{
    this->initial_state = quat(1, 0, 0, 0);
    this->distance = direction;
}

void QuaternionCamera::RotateCamera(float Xangle, float Yangle, float Zangle) {
    quat temp = initial_state.qFromAngleAxis(Xangle, vec4(1,0,0,1));
    quat temp2 = temp * initial_state.qFromAngleAxis(Yangle, vec4(0,1,0,1));
    quat temp3 =  temp2 * initial_state.qFromAngleAxis(Zangle, vec4(0, 0, 1, 1));
    initial_state = initial_state * temp3;
    initial_state = initial_state.qNormalize();
}

mat4 QuaternionCamera::ViewMatrix() {
    mat4 rotatingMatrixFromQuaternion = initial_state.qGLMatrix(initial_state, mat4());
    mat4 res = MatrixFactory::translationMatrix(distance);
    return res*rotatingMatrixFromQuaternion;
}

它的工作原理很简单，当鼠标被点击和移动时，RotateCamera 函数被 RotateCamera(Pitch, Yaw, 0) 调用，当键盘被按下时我用 RotateCamera(0, 0, Roll ）。这里的问题是对象绕着奇怪的轴旋转，而不是绕着自己的轴旋转。

要正确理解我想要达到的目标，请观看此视频： Video of Quaternion Functioning

【问题讨论】：

标签： c++ opengl 3d rotation quaternions

【解决方案1】：

你计算错了你的四元数。

你的相机应该有一个四元数 Q，我相信这是你的 initial_state。当你想旋转你的方向时，你只需要像你一样计算一个新的四元数（quat temp）并将它应用到左边。

由于四元数不可交换，您必须以正确的顺序应用它，即 Q2 * Q1，其中 Q2 是您的新四元数，Q1 是您的旧四元数。

【讨论】：