c++ - 在 OpenGL 4.0 中是否有围绕局部坐标(即从模型 View 矩阵)旋转的标准方法？

Question

我一直在研究 game engine最近达到了我可以轻松创建一个 Camera 类来管理 View 矩阵(或允许轻松切换到另一个)的地步。我在概念上知道它必须做什么，但我遇到的问题是弄清楚如何围绕局部原点旋转(对于 View 矩阵，它与乘以旋转矩阵的平移矩阵相同)。

我知道在直接模式下，你会

glTranslatef(x, y, z);   //move back to origin
glRotatef(angle, x_rot, y_rot, z_rot);   //turn using a quaternion
glTranslatef(-x, -y, -z);   //move back to original location

但我不确定这将如何转化为更现代的应用程序。你会做本质上相同的事情，让平移矩阵回到原点，旋转，然后平移回来吗？对于要旋转的每个对象？从我目前测试过的情况来看，该方法适用于查看，但在 3D 空间中控制它很笨拙(我不确定如何不断调整旋转。将运动组件转换为单个 vec4，乘以旋转，应用于翻译，然后进行实际旋转？)

似乎有一种比我错过的三个或更多 4x4 矩阵乘法更有效的方法。

Here's the specific section在尝试了建议的解决方案之后。

Answer 1

您可以做与您发布的序列基本相同的事情，而无需在运行时进行全矩阵乘法。由于平移矩阵非常简单，您可以手动进行乘法运算。 R 是一个 3x3 旋转矩阵，p 是您想要旋转的位置，您可以通过以下方式构建 4x4 矩阵:

1. 将R存储在4x4矩阵的旋转部分。
2. 计算p - R * p，并将结果存储在4x4矩阵的平移部分。

这会将其简化为一个矩阵 * vector 乘法和一个 vector 减法。你可能想仔细检查我的数学，因为我只是在纸上推导出来的。

另一种方法是在 CPU 代码中将旋转和平移分开，根据需要更新它们，并且仅在更新制服时将它们组合成 4x4 矩阵。

由于您可以控制着色器代码，您甚至不必使用 4x4 矩阵来包含整个变换。例如，如果在旋转之前应用平移更方便，您可以将 mat3 旋转矩阵和 vec3 平移 vector 输入着色器，并将平移 vector 添加到与旋转矩阵相乘之前的位置。如果您更新其中一个比另一个更频繁，那么将两者分开也会有好处。