这会导致万向节锁吗？

Question

我制作了一个非常简单的3D场景，在世界坐标中有5个点。我想浏览场景，所以我定义了一个带UP和OUT矢量的摄像机。有了这些信息，我会在每一帧中生成一个旋转矩阵，我将它应用于矢量以获得相机坐标。

问题是：我使用这种方法读过关于万向节锁定的问题，但在这种情况下会发生吗？

请注意，我正在每帧中生成旋转矩阵，而且我不会累积旋转。那么在这种情况下会发生锁定吗？如果是这种情况，你会建议安全地应用一个旋转（从UP和OUT向量）？

谢谢

Answer 1

如果由OUT表示“向前”，并且这总是垂直于向上矢量，那么否，您将不会遇到万向节锁定。

您正在做的是从UP和FORWARD向量创建方向矩阵，并应用每个帧，这是在太空中移动相机的一种相当常用的方法。 您没有使用欧拉角应用多次旋转，这可能是万向节锁定的原因。

注意要创建矩阵，您还需要从UP和FORWARD向量创建“左”（或右）向量。对此的一个很好的介绍是here - 请注意，该示例然后将旋转应用于相机矩阵，这是完全可选的步骤。

维基百科对gimbal lock有很好的解释。

Answer 2

当使用矩阵方法生成旋转矩阵（对于X，Y，Z）然后将它们相乘以获得最终旋转矩阵时，您将遇到万向节锁定问题。如果我已经理解你的意愿，你可以使用OUT向量来获得角度（alpha，beta，gamma），然后你计算矩阵，最后 - 你将它们相乘得到最终的旋转矩阵 - 然后是的，你会遇到万向节锁。

解决此问题的一种方法是使用Quaternions进行计算。

另外，here我找到了一些关于如何实现它们的OpenGL教程。