如何使用 glRotatef() 和 glTranslatef() 在 3D 世界中增量移动

Question

我有一些在 3D 空间中用 OpenGL 渲染的 3D 模型，并且在旋转移动“角色”（即相机）时遇到了一些麻烦以及这个世界内部的翻译。

我从一些外部事件（用户输入的图像或来自 GPS+罗盘设备的一些数据）接收输入（即移动的坐标/转动的坐标），并且事件类型是旋转或者翻译。

我编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 中我实际上正在绘制场景和我的模型。它是这样的：

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];

问题是，当平移时，旋转事件被一个接一个地调用：例如，当我增量旋转一些迭代时（仍然围绕原点），然后我平移并最终再次旋转，但看起来最后一次旋转不是围绕当前（平移）位置发生的，而是围绕旧位置（旧原点）发生的。我很清楚，当变换的顺序颠倒时，就会发生这种情况，但我相信，在绘图之后，翻译系统会给出新的世界中心。

我缺少什么？我该如何解决这个问题？ （任何对 OpenGL 的引用也将受到赞赏）

Answer 1

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，然后仅转换一次，但我不知道这是否是您想要的行为。

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
}

Answer 2

听起来这里发生了几件事：

首先，您需要意识到旋转是围绕原点发生的。因此，当您平移然后旋转时，您并不是围绕您认为的原点旋转，而是围绕新原点旋转，即 T^-10（通过平移逆向变换的原点）。

其次，你让事情变得比你真正需要的要困难得多。您可能需要考虑使用 gluLookAt。本质上，您给它在场景中的一个位置和场景中要查看的点以及一个“向上”向量，它将正确设置场景。要正确使用它，请跟踪相机所在的位置，将该矢量称为p，并将矢量n（对于正常情况...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（即它们彼此正交并且具有单位长度），则更容易实现更高级的功能。如果这样做，您可以计算 r = n x u（您的“右”向量），这将是一个法向量正交给另外两个。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 具有某种规范形式，例如：

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

然后，您逐渐累积旋转并将它们应用到方向向量的规范中。您可以使用欧拉旋转或四元数旋转 来累积您的旋转（我非常欣赏各种原因）。