Question

我已经有了这个旧的图形项目（用oberon编写），因为我把它写成我的第一个项目之一，它看起来有点混乱。所以我决定，因为无论如何我都会觉得无聊，我会用java重写它。

到目前为止，一切似乎都有效...直到我尝试旋转和/或进行我的眼点转换。如果我忽略了所说的操作，那么图像就会很好，但是当我尝试进行任何需要我将一个点与变换矩阵相乘的操作时，这一切都会变坏。

眼点转换会产生愚蠢的小数字，例如[-0.002027571306540029,0.05938634628270456，-123.30022583847628] 这会导致生成的图像看起来是空的，但是如果我将每个点乘以1000就会发现它非常非常小，而不是被旋转，只是在一些（看似）随机方向上进行了翻译。

如果我忽略了眼点，只关注我的旋转，结果也很奇怪（注意：图像根据坐标范围自动缩放）：

将xRotation设置为90°只会使图像非常窄而且太高（分辨率应该是大约1000x1000，然后是138x1000
将yRotation设置为90°使其非常宽（1000x138）
将zRotation设置为90°似乎只是将图像一直转换到屏幕的右侧。

到目前为止我检查了什么：

我已经检查并重新检查了我的旋转矩阵至少15次，所以它们（可能）是正确的
使用向量进行测试乘法，并且单位矩阵确实返回原始向量
我的矩阵在用作旋转矩阵之前被初始化为单位矩阵
文件中的角度以度为单位，但在读取时会转换为弧度。

说过我还有两个笔记：

这种情况下的向量是一个简单的3值双精度数组（表示x，y和z值）
矩阵是初始化为单位矩阵的4x4双精度数组

尝试旋转时，按顺序执行：

比例（乘以比例因子）
沿x轴旋转
沿y轴旋转
沿z轴旋转
翻译
做眼点转换
然后，如果该点尚未在z平面上，则将其投影

protected void rotate() throws ParseException
    {
        Matrix rotate_x = Transformations.x_rotation(rotateX);
        Matrix rotate_y = Transformations.y_rotation(rotateY);
        Matrix rotate_z = Transformations.z_rotation(rotateZ);
        Matrix translate = Transformations.translation(center.x(), center.y(), center.z());

        for(Vector3D point : points)
        {
            point = Vector3D.mult(point, scale);
            point = Vector3D.mult(point, rotate_x);
            point = Vector3D.mult(point, rotate_y);
            point = Vector3D.mult(point, rotate_z);
            point = Vector3D.mult(point, translate);
            point = Vector3D.mult(point, eye);

            if(point.z() != 0)
            {
                point.setX(point.x()/(-point.z()));
                point.setY(point.y()/(-point.z()));
            }

            checkMinMax(point);
        }
    }

如果你有兴趣，这里是初始化旋转矩阵的代码：

public static Matrix eye_transformation(Vector3D eye)throws ParseException
    {
        double r = eye.length();
        double teta = Math.atan2(eye.y(), eye.x());
        double zr = eye.z()/r;
        double fi = Math.acos(zr);

        Matrix v = new Matrix();

        v.set(0, 0, -Math.sin(teta));
        v.set(0, 1, -Math.cos(teta) * Math.cos(fi));
        v.set(0, 2, Math.cos(teta) * Math.sin(fi));
        v.set(1, 0, Math.cos(teta));
        v.set(1, 1, -Math.sin(teta) * Math.cos(fi));
        v.set(1, 2, Math.sin(teta) * Math.sin(fi));
        v.set(2, 1, Math.sin(fi));
        v.set(2, 2, Math.cos(fi));
        v.set(3, 2, -r);

        return v;
    }

    public static Matrix z_rotation(double angle) throws ParseException
    {
        Matrix v = new Matrix();

        v.set(0, 0, Math.cos(angle));
        v.set(0, 1, Math.sin(angle));
        v.set(1, 0, -Math.sin(angle));
        v.set(1, 1, Math.cos(angle));

        return v;
    }

    public static Matrix x_rotation(double angle) throws ParseException
    {
        Matrix v = new Matrix();;

        v.set(1, 1, Math.cos(angle));
        v.set(1, 2, Math.sin(angle));
        v.set(2, 1, -Math.sin(angle));
        v.set(2, 2, Math.cos(angle));

        return v;
    }

    public static Matrix y_rotation(double angle) throws ParseException
    {
        Matrix v = new Matrix();

        v.set(0, 0, Math.cos(angle));
        v.set(0, 2, -Math.sin(angle));
        v.set(2, 0, Math.sin(angle));
        v.set(2, 2, Math.cos(angle));

        return v;
    }

    public static Matrix translation(double a, double b, double c) throws ParseException
    {
        Matrix v = new Matrix();;

        v.set(3, 0, a);
        v.set(3, 1, b);
        v.set(3, 2, c);

        return v;
    }

将点与旋转矩阵相乘的实际方法

注意：NR_DIMS定义为3。

public static Vector3D mult(Vector3D lhs, Matrix rhs) throws ParseException
    {
        if(rhs.get(0, 3)!=0 || rhs.get(1, 3)!=0 || rhs.get(2, 3)!=0 || rhs.get(3, 3)!=1)
            throw new ParseException("the matrix multiplificiation thingy just borked");

        Vector3D ret = new Vector3D();
        double[] vec = new double[NR_DIMS];

        double[] temp = new double[NR_DIMS+1];      
        temp[0] = lhs.x;
        temp[1] = lhs.y;
        temp[2] = lhs.z;
        temp[3] = lhs.infty? 0:1;

        for (int i = 0; i < NR_DIMS; i++)
        {
                vec[i] = 0;

                // Multiply the original vector with the i-th column of the matrix.
                for (int j = 0; j <= NR_DIMS; j++)
                {
                        vec[i] += temp[j] * rhs.get(j,i);
                }
        }

        ret.x = vec[0];
        ret.y = vec[1];
        ret.z = vec[2];
        ret.infty = lhs.infty;

        return ret;
    }

我已经用旧代码检查并重新检查了这段代码（注意：旧代码可以正常工作），并且在操作方面它是完全相同的。

所以我在这里不知所措，我确实四处寻找类似的问题，但他们并没有真正提供任何有用的信息。

谢谢：）

小补充：

如果我忽略了眼点和旋转（所以我只投影图像）它完全没问题。我可以看到除了旋转之外图像是完整的。

还有其他建议吗？

Answer 1

我能想到的一些可能的错误：

~~在Matrix的构造函数中，您没有加载单位矩阵。~~
~~您将以度数而不是弧度传递角度。~~
您的眼球投影矩阵是否在您认为的另一个范围内？我的意思是，在OpenGL中，所有投影矩阵都应该投影到矩形[（-1，-1），（1,1）]上。此矩形代表屏幕。
混合预乘和后乘。 Id est：我通常这样做：矩阵*向量，在你的代码中，你好像在做vector *矩阵，如果我没弄错的话。
在Matrix中混合列和行？

明天我要再看一下你的问题。希望其中一个建议对您有所帮助。

编辑：我忽略了你已经检查了前两项。

Answer 2

好吧，我现在感觉像个完全白痴。问题是一个简单的逻辑错误。错误位于代码的这一部分：

for(Vector3D point : points)
        {
            point = Vector3D.mult(point, scale);
            point = Vector3D.mult(point, rotate_x);
            point = Vector3D.mult(point, rotate_y);
            point = Vector3D.mult(point, rotate_z);
            point = Vector3D.mult(point, translate);
            point = Vector3D.mult(point, eye);

            if(point.z() != 0)
            {
                point.setX(point.x()/(-point.z()));
                point.setY(point.y()/(-point.z()));
            }

            checkMinMax(point);
        }

我忘了，当你从列表中获取一个对象时，它是一个具有相同数据的对象的新实例，而不是对它的引用。

所以我所做的只是删除旧条目并将其替换为新条目。

问题解决了。

java 3D旋转无法正常工作

2 个答案: