この問題に数週間費やしましたが、適切な解決策が見つからないようで、アドバイスが必要です.
LWJGL/Java を使用して Camera クラスの作成に取り組んでおり、クォータニオンを使用してベアリング (ヨー)、ピッチ、ロールの回転を処理しています。このカメラが 3D 空間で 6 度の動きすべてを処理し、ロールすることを望みます。ベアリング、ピッチ、ロールはすべてクォータニオンです。それらを「変更」四元数に乗算し、そこから変換行列を作成します。それを float バッファーに入れ、モデルビュー マトリックスに回転マトリックスを含むバッファーを掛けます。
ベアリングとピッチの回転は正しく機能しますが、ロールを実装すると問題が発生します。主にZ軸周りの回転(ローリング)がうまくいかないようです。カメラを「回転」させると、ローカル カメラの方向軸ではなく、グローバル Z 軸を中心に回転しているように見えます。通常、クォータニオンを乗算する順序に応じて、3 つのうち 2 つを機能させることができますが、それらを一緒に機能させることはできません。
それらはすべて独立して動作するため、それらを組み合わせて回転行列を構築する方向方法に何か問題があると思います。クラス全体を貼り付けるのに問題があるため、回転に関連するメソッドと宣言を次に示します。
private final static float DEGTORAD = (float)(Math.PI/180);
//Eye - position of the camera in the 3D world.
private Vector3f eye;
//Camera axis vectors, calculated each time reorient() is called.
//Initialized to global x, y, and z axis initially.
private Vector3f up;
private Vector3f right;
private Vector3f direction;
//Angles of rotation (in degrees)
private float pitchAngle;
private float bearingAngle;
private float rollAngle;
private Quaternion pitch;
private Quaternion bearing;
private Quaternion roll;
private FloatBuffer viewMatrixBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(16);
private Quaternion currentOrientation;
...
/**
* Change the bearing (yaw)
* @param bearing delta in degrees
*/
public void bearing(float bearingDelta){
bearingAngle += bearingDelta;
if(bearingAngle > 360){
bearingAngle -= 360;
}else if(bearingAngle < 0){
bearingAngle += 360;
}
bearing.setFromAxisAngle(new Vector4f(0f, 1f, 0f, bearingAngle * DEGTORAD));
bearing.normalise();
}
/**
* Change the pitch
* @param pitch delta in degrees
*/
public void pitch(float pitchDelta){
pitchAngle += pitchDelta;
if(pitchAngle > 360){
pitchAngle -= 360;
}else if(pitchAngle < 0){
pitchAngle += 360;
}
pitch.setFromAxisAngle(new Vector4f(1f, 0f, 0f, pitchAngle * DEGTORAD));
pitch.normalise();
}
/**
* @param initialRoll
*/
public void roll(float initialRoll) {
rollAngle += initialRoll;
if(rollAngle > 360){
rollAngle -= 360;
}else if(rollAngle < 0){
rollAngle += 360;
}
roll.setFromAxisAngle(new Vector4f(0, 0, 1, rollAngle * DEGTORAD));
roll.normalise();
}
/**
* Change direction to focus on a certain point in the world
* @param eye
*/
public void lookThrough(){
reorient();
GL11.glMultMatrix(viewMatrixBuffer);
}
public void reorient(){
//Multiply in order: bearing, pitch, roll. Non-commutative!
Quaternion change = new Quaternion();
Quaternion.mul(bearing, pitch, change);
Quaternion.mul(roll, change, change);
// orient the camera...
Matrix4f rotationMatrix = getRotationMatrix(change);
//Get the looking direction
direction.x = rotationMatrix.m20;
direction.y = rotationMatrix.m21;
direction.z = rotationMatrix.m22;
//Set the position
rotationMatrix.m30 = eye.x;
rotationMatrix.m31 = eye.y;
rotationMatrix.m32 = eye.z;
rotationMatrix.m33 = 1;
rotationMatrix.invert();
rotationMatrix.store(viewMatrixBuffer);
viewMatrixBuffer.rewind();
Vector3f.cross(new Vector3f(0,1,0), direction, null).normalise(right);
Vector3f.cross(right, direction, null).normalise(up);
}
Vector3f、Quaternion、Matrix4f はすべて LWJGL クラスであり、カスタムメイドではありません。
私の質問は、ベアリング、ピッチ、ロールを表す 3 つのクォータニオンが与えられた場合、ModelView マトリックスを変更してこれらの回転を正確に表すにはどうすればよいですか?
編集：これは非常に近いと思います。RiverC のコメントの Gist リンクを参照してください。非常に多くの角度で回転した後、回転すると通常の状態に戻る前に、ビューが大きくジャンプします。要点はそこにありますが、まだ少しずれています。