我试图在我的项目中实现与 Maya 相同的旋转效果。我对四元数和轨迹球示例有一些了解。
不幸的是，我仍然无法理解使用四元数来获得预期效果的概念。
基本上，我仍然遇到与 3d 轨迹球相同的问题。将对象倒置后，然后尝试向右旋转，对象将向左旋转。好吧，实际上它是我的相机以相反的方向围绕焦点旋转。
问题是我正在使用屏幕坐标和轨迹球来获取旧/新向量并从这两个向量中获取旋转角度。这样我总是会得到错误的旋转轴。
我应该如何解决这个问题？
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我不了解 Maya，所以我只能猜测它的旋转是这样的：如果你左右旋转，感觉很自然。然后如果你把物体上下旋转180度，然后再左右旋转，感觉还是很自然的。
如果您熟悉使用矩阵进行变换（如旋转、缩放和平移）的概念，那么四元数只是相同的概念，但它只允许旋转，因此您可能希望使用它来将变换限制为旋转。在实践中，您可以使用矩阵或四元数来做同样的事情。
您需要做的是记住对象的当前四元数状态，然后当下一帧旋转发生时，将新旋转与旧四元数（按此顺序）相乘，得到下一帧的四元数。这将确保无论对象处于什么方向，下一帧的旋转都将从观察者的角度应用。这与一些简单的旋转相反，您只是说“用户正在向上/向下滚动，因此改变对象的 X 轴旋转”，这会导致翻转。
请记住，与矩阵一样，四元数需要以与实际应用操作相反的顺序相乘，这就是为什么我说将新操作乘以现有四元数的原因。
以一个例子结束。假设用户将执行 2 个操作：
- 在第 1 帧上，用户将对象围绕 X 轴旋转 180 度（上/下旋转）。
- 在第 2 帧上，用户将对象绕 Y 轴旋转 90 度（左/右旋转）。
假设对象有一个四元数 Q。每一帧，您都将对象重置为其默认坐标并应用四元数 Q 来旋转它。现在您可以使用身份四元数对其进行初始化，但我们只说初始四元数称为 Q0。
- 在第 1 帧上，创建一个新的四元数 R1，它是一个“围绕 X 轴旋转 180 度”的四元数（您可以找到一些数学来计算这样的四元数）。将新运算与现有四元数预乘：Q1 = R1 * Q0。
- 在第 2 帧上，创建一个新的四元数 R2，它是一个“绕 Y 轴旋转 90 度”的四元数。将新操作与现有四元数预乘：Q2 = R2 * Q1。
在第 1 帧，您将使用 Q1 显示对象，在第 2 帧，您将使用 Q2。您可以简单地继续对四元数应用任何后续用户操作，并且它将始终在查看器的参考框架中旋转。
于 2010-12-06T08:34:23.070 回答
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我认为您在更改坐标系时遇到问题。
假设您想先在 X 轴上旋转对象，然后在 Y 轴上旋转，然后移动并缩放。因此，您应该将变换 maxtrix（一开始它等于实体矩阵）乘以旋转矩阵（首先到 X，然后到 Y），然后乘以平移矩阵，最后乘以缩放矩阵。因此，当您当前的矩阵乘以结果矩阵时，您的坐标系会发生变化。
为避免此问题，您可以使用 2 种方法：
1）将您的结果矩阵累积为所有先前矩阵的乘积。
2）使用堆栈，其中顶部将是矩阵，它等于该矩阵底部（堆栈中）的所有矩阵的乘积。
PS我不确定，它对你有帮助。我从来没有在我的项目中使用过四元数。
于 2010-12-06T08:56:52.527 回答