根据网格的局部坐标旋转网格

Question

我有一个平面在一个三维世界，它的方向是以任何方式保存(例如俯仰，偏航和滚动)。现在，当我想让飞机向左转的时候，但是glRotatef不做这个工作，因为它坚持全局坐标，不关心飞机的旋转，简单地改变偏航也没有帮助，因为这与飞机的实际旋转也没有关系，只有当飞机直接飞向地平线时，这才意味着“左”。我需要的是这样的：

    float pitch = 10 , yaw = 20, roll = 30;        //some initial values
    Turn(&pitch, &yaw, &roll ,  5, 0 , 0 )   //calculate new pitch, yaw and roll as if 
    //the plane had turned 5 degrees to the right (relative to its current orientation and roll!)
    //pitch, yaw and roll are updated to reflect the new orientation.

许多人建议使用四元数，但我不知道如何将它们实现为一个旋转函数(其中一个工作示例是Blitz3D，它有一个用于全局旋转的"RotateEntity“函数，如glRotatef和基于方向的旋转"TurnEntity”)--我认为函数内部的工作方式如下：

• 将音调、偏航、滚动转换为四元数，如EulerToQuat in OpenGL + SDL rotation around local axis
• 使用四元数执行局部旋转(没有找到源)
• 将四元数转换回偏航、滚转、俯仰(没有找到源)

Answer 1

我最终解决了这个问题，切换到为每艘船随身携带一个矩阵。只有在需要时才计算俯仰、偏航和滚转，这很少是这样的。最后，glRotatef执行任务--只需将其应用于已经旋转的矩阵--并保存结果，这样更改就不会被删除。

下面的代码是我在包含x、y、z、Matrix16、dx、dy、dz的船艇结构上实现的。(请注意，所有ship数组都必须使用IdentityMatrix初始化)：

//*************************** Turn Ship **********************************
void TurnShip(long nr,float yaw, float pitch=0,float roll=0) {
  //Turns ship by pitch, yaw and roll degrees.
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

  glLoadMatrixf(&ship[nr].Matrix[0]); 
  glRotatef(yaw,0,1,0);  
  glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,&ship[nr].Matrix[0]);

  glLoadMatrixf(&ship[nr].Matrix[0]); 
  glRotatef(pitch,1,0,0); 
  glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,&ship[nr].Matrix[0]);

  glLoadMatrixf(&ship[nr].Matrix[0]); 
  glRotatef(roll,0,0,1); 
  glGetFloatv(GL_MODELVIEW_MATRIX,&ship[nr].Matrix[0]);  
}

该函数的作用是加载存储在简单浮点数数组中的船只矩阵，对其进行操作，然后将其保存回数组。在游戏的图形部分，这个数组将加载glLoadMatrixf，因此将应用于船舶，没有任何麻烦或数学。

//*************************** Accelerate Ship relative to own orientation **
void AccelerateShip(long nr,float speedx,float speedy, float speedz)   
{   //use speedz to move object "forward".
ship[nr].dx+= speedx*ship[nr].Matrix[0];   //accelerate sidewards (x-vector)
ship[nr].dy+= speedx*ship[nr].Matrix[1];  //accelerate sidewards (x-vector)
ship[nr].dz+= speedx*ship[nr].Matrix[2]; //accelerate sidewards (x-vector)

ship[nr].dx+= speedy*ship[nr].Matrix[4];   //accelerate upwards (y-vector)
ship[nr].dy+= speedy*ship[nr].Matrix[5];  //accelerate upwards (y-vector)
ship[nr].dz+= speedy*ship[nr].Matrix[6]; //accelerate upwards (y-vector)

ship[nr].dx+= speedz*ship[nr].Matrix[8];   //accelerate forward (z-vector)
ship[nr].dy+= speedz*ship[nr].Matrix[9];  //accelerate forward (z-vector)
ship[nr].dz+= speedz*ship[nr].Matrix[10]; //accelerate forward (z-vector)
}  

这是我今天学到的最好的部分--教程中经常没有告诉你的部分，因为它们都是关于数学的--，我可以把指向、左边和前面的向量从矩阵中拉出来，并对它们施加加速度，这样我的船就可以向左、右、下、下、加速和刹车-- glRotatef关心它们，所以它们总是被更新，而我们身边根本不涉及数学：)