四元数 - 交换轴和万向节锁

Question

为了能够以任何方式旋转物体，我一直试图绕着四元数，避免流行的万向节锁定问题。

我有一些欧拉角传感器读数，我必须将它们转换为四元数。 或者更确切地说，目前我只是通过向它提供某些角度来模拟读数......无论如何，我必须在所有计算中使用欧拉角作为我的起点。

我发现有很多文章/指南都涉及到这一点，并且所有文章/指南都未能帮助我，有效地指出问题出在键盘和椅子之间......

我发现的第一个指南中有一个http://content.gpwiki.org/index.php/OpenGL:Tutorials:Using_Quaternions_to_represent_rotation

我尝试过，同时检查其他一些事情，发现它是将Euler转换为四元数的更流行的方法之一，GLM也是这样做的。

以下是我对此方法的实现：

float x, y, z, w,
c1 = cos(qDegreesToRadians(angle[0]) * 0.5f),
c2 = cos(qDegreesToRadians(angle[1]) * 0.5f),
c3 = cos(qDegreesToRadians(angle[2]) * 0.5f),
s1 = sin(qDegreesToRadians(angle[0]) * 0.5f),
s2 = sin(qDegreesToRadians(angle[1]) * 0.5f),
s3 = sin(qDegreesToRadians(angle[2]) * 0.5f);

x = s1 * c2 * c3 + c1 * s2 * s3;
y = c1 * s2 * c3 - s1 * c2 * s3;
z = s1 * s2 * c3 + c1 * c2 * s3;
w = c1 * c2 * c3 - s1 * s2 * s3;

QQuaternion quat(w, x, y, z);

角度＆＃39; var是一个包含欧拉角的数组，格式如下：

0：Yaw，1：Pitch，2：Roll

然而，结果并不是我所期待的。

黑色部分未旋转，红色部分表示其旋转。旋转角度为0偏航，-90俯仰和0滚动，这意味着俯仰是侧向的。为什么呢？

＆＃34;好吧，好吧，让我们换掉轴，我们会看到会发生什么事情＆＃34; - 我想。 乍一看它有效！我刚刚用 y 交换 x 。 虽然对象是颠倒的，所以我只是否定了其中一个四元数：

QQuaternion quat(w, -y, x, z);

到目前为止看起来不错，对吗？

让我们尝试旋转一下...... 呃！哦!看起来当音高为-90或90时，偏航和滚动结束在同一轴上......万向节锁定。

为什么换轴？即使我使用四元数，为什么会出现万向节锁？是因为我在输入上使用欧拉角吗？如果这是问题，那么我不认为有任何解决方法（考虑到我以欧拉角的形式得到我的数据），是吗？