如何在Processing中使用矩阵旋转矢量？

Question

我正在尝试使用矩阵旋转矢量，但感到困惑。

我认为我需要做的就是创建一个旋转矩阵并将其乘以一个矢量来获得旋转的矢量。

Here您可以看到我使用Processing进行的简单测试：

使用 a 增加旋转，使用 x / y / z 更改轴。

这是来源：

PVector[] clone,face = {new PVector(50,0,50),new PVector(-50,0,50),new PVector(-50, 0, -50),new PVector(50, 0, -50)};
color faceC = color(255,0,0),cloneC = color(0,255,0);
float angle = 90;
PVector x = new PVector(1,0,0),y = new PVector(0,1,0),z = new PVector(0,0,1), axis = x;
PFont ocr;

void setup(){
  size(400,400,P3D);
  strokeWeight(1.1610855);smooth();
  clone = rotateVerts(face,angle,axis);
  ocr = loadFont("ocr.vlw");
}
void draw(){
  background(255);
  fill(0);textFont(ocr,10);text("a = increment rotation\nx/y/z = change axis\nrotation: " + angle + "\naxis: " + axis,10,10,200,200);fill(255);
  translate(width*.5,height*.5);
  rotateX(map(mouseY,height*.5,-height*.5,0,TWO_PI));
  rotateY(map(mouseX,0,width,0,TWO_PI));
    drawQuad(face,faceC);
    drawQuad(clone,cloneC);
  stroke(128,0,0);line(0,0,0,100,0,0);stroke(0,128,0);line(0,0,0,0,-100,0);stroke(0,0,128);line(0,0,0,0,0,100);
}
void keyPressed(){
  if(key == 'a') angle += 15;
  if(angle > 360) angle -= 360;
  if(key == 'x') axis = x;
  if(key == 'y') axis = y;
  if(key == 'z') axis = z;
  clone = rotateVerts(face,angle,axis);
}
PVector[] rotateVerts(PVector[] verts,float angle,PVector axis){
  int vl = verts.length;
  PVector[] clone = new PVector[vl];
  for(int i = 0; i<vl;i++) clone[i] = PVector.add(verts[i],new PVector());
  //rotate using a matrix
  PMatrix3D rMat = new PMatrix3D();
  rMat.rotate(radians(angle),axis.x,axis.y,axis.z);
  for(int i = 0; i<vl;i++) rMat.mult(clone[i],clone[i]);
  return clone;
}
void drawQuad(PVector[] verts,color c){
  stroke(c);
  beginShape(QUADS);
    for(int i = 0 ; i < 4; i++) vertex(verts[i].x,verts[i].y,verts[i].z);
  endShape();
}

处理来自我使用的PVector和PMatrix3D。

我不使用PMatrix他们应该使用它还是这个bug？ 任何提示？

Answer 1

这是罪魁祸首：

rMat.mult(clone[i],clone[i]);

这样做是不安全的，因为与C或JAVA不同，源会随着操作的进行而改变。

将函数的结尾更改为：

PVector[] dst = new PVector[vl];
for(int i = 0; i<vl;i++) dst[i] = new PVector();
for(int i = 0; i<vl;i++) rMat.mult(clone[i],dst[i]);
return dst;

将解决问题。

Answer 2

除了PVector之外，您还可以使用toxiclibs几何类，这有助于简化整个语法：

import toxi.geom.*;

Vec3D[] rotateVerts(Vec3D[] verts, float angle, Vec3D axis){
  Vec3D[] clone = new Vec3D[verts.length];
  for(int i = 0; i<verts.length;i++)
    clone[i] = verts[i].getRotatedAroundAxis(axis,angle);
  return clone;
}

或使用矩阵进行转换：

Vec3D[] rotateVerts(Vec3D[] verts, float angle, Vec3D axis){
  Matrix4x4 mat=new Matrix4x4();
  mat.rotateAroundAxis(axis,angle);
  Vec3D[] clone = new Vec3D[verts.length];
  for(int i = 0; i<verts.length;i++) clone[i] = mat.applyTo(verts[i]);
  return clone;
}

后者对于简单的轴旋转会稍微慢一点，但如果你同时进行其他变换（例如翻译等）则更有意义。此外，在这两种情况下，假设angle都是弧度......

希望有所帮助！