Question

背景

我正在尝试使用LWJGL 3.0在Java中创建FPS游戏。我已经设置了一个摄像机类，它具有俯仰和偏航（不使用侧倾）。相机本身具有实体，因此扩展了实体。无论相机指向何处，我都希望该模型始终位于相机的“前方”。每个实体都有一个方法getTransformationMatrix()，该方法返回一个Matrix4f，然后将其传递到实体着色器中。

问题

模型需要指向照相机的方向，并围绕照相机旋转，以使其始终在前面。在这种情况下，物体是带枪的手，如下图所示。

我的尝试

我了解基本的三角函数，因此我使对象可以分别正确地旋转以进行俯仰和偏航。这是我当前的实现：

偏航

@Override
public Matrix4f getTransformationMatrix() {
    modelX = getPosition().x + (radius * (float)Math.sin(Math.toRadians(getYaw())));
    modelZ = getPosition().z + (radius * (float)Math.cos(Math.toRadians(getYaw())));

    return Transform.createTransformationMatrix(new Vector3f(modelX, getPosition().y - 5, modelZ), new Vector3f(0, getYaw(), 0), getScale());
}

音高

@Override
public Matrix4f getTransformationMatrix() {
    modelZ = getPosition().z + (radius * (float)Math.sin(Math.toRadians(getPitch())));
    modelY = (getPosition().y - 5) + (radius * (float)Math.cos(Math.toRadians(getPitch())));

    return Transform.createTransformationMatrix(new Vector3f(getPosition().x, modelY, modelZ), new Vector3f(getPitch(), 0, 0), getScale());
}

我已经做过一些研究，但我担心自己坚持太久了，需要一些新鲜的眼睛。当我尝试合并这两个计算时，当查看除0以外的任何偏航角时，模型似乎都以图形的形式移动。下面是我尝试将它们组合的尝试：

@Override
public Matrix4f getTransformationMatrix() {
    float zAxis = (radius * (float)Math.sin(Math.toRadians(getPitch())));
    modelY = (getPosition().y - 5) + (radius * (float)Math.cos(Math.toRadians(getPitch())));
    modelZ = getPosition().z + (zAxis * (float)Math.cos(Math.toRadians(getYaw())));
    modelX = getPosition().x + (radius * (float)Math.sin(Math.toRadians(getYaw())));

    return Transform.createTransformationMatrix(new Vector3f(modelX, modelY, modelZ), new Vector3f(getPitch(), getYaw(), 0), getScale());
}

Transform.createTransformationMatrix()如下所示：

public static Matrix4f createTransformationMatrix(Vector3f translation, Vector3f rotation, Vector3f scale) {
    transform3d = new Matrix4f();
    transform3d.setIdentity();
    Matrix4f.translate(translation, transform3d, transform3d);
    Matrix4f.rotate((float) Math.toRadians(rotation.x), new Vector3f(1, 0, 0), transform3d, transform3d);
    Matrix4f.rotate((float) Math.toRadians(rotation.y), new Vector3f(0, 1, 0), transform3d, transform3d);
    Matrix4f.rotate((float) Math.toRadians(rotation.z), new Vector3f(0, 0, 1), transform3d, transform3d);
    Matrix4f.scale(scale, transform3d, transform3d);
    return transform3d;
}

想法

一位朋友建议创建一个指向向上方向的单位矢量（即new Vector3f(0, 1, 0)），将矢量旋转俯仰和偏航，然后将其乘以半径并将其添加到相机的位置。我试过了，但是我不知道如何旋转Vector角度，并且在slick-utils Vector3f类中似乎没有Vector3f.rotate()方法。非常感谢您的任何帮助，因为过去几天来这一直让我头疼。谢谢！

Answer 1

我们通常要做的是，取一个单位长度的向量并将其用作我们的“轴”。在2D旋转中，我们始终使用一个轴-Z轴。

3D rotation

如果要像2D一样查看轴，您会看到类似的东西

2D rotation

因此，要旋转3D点，可以使用矩阵或向量。我首先建议使用矢量，以便您了解3D旋转的工作原理。震撼了你！

我将从theBennyBox中的Vector3f类中删除代码。如果您对此数学感兴趣，请查看YouTube上的theBennyBox。

Vector3f

    public Vector3F rotate(float angle, Vector3F axis) {
    double a = Math.toRadians(angle / 2f);
    float hs = (float) Math.sin(a);
    float hc = (float) Math.cos(a);
    Vector4F r = new Vector4F(axis.getX() * hs, axis.getY() * hs, axis.getZ() * hs, hc);
    Vector4F rc = r.conjugate();
    r = r.multiplyAsQuat(this).multiplyAsQuat(rc);

    return new Vector3F(r.getX(), r.getY(), r.getZ());
    }

向量4f

    public Vector4F multiplyAsQuat(Vector3F v) {
    float o = -x * v.getX() - y * v.getY() - z * v.getZ();
    float a = w * v.getX() + y * v.getZ() - z * v.getY();
    float b = w * v.getY() + z * v.getX() - x * v.getZ();
    float c = w * v.getZ() + x * v.getY() - y * v.getX();

    return new Vector4F(a, b, c, o);
}

    public Vector4F conjugate() {
    return new Vector4F(-x, -y, -z, w);
}

    public Vector4F multiplyAsQuat(Vector4F qt) {

    float o = w * qt.getW() - x * qt.getX() - y * qt.getY() - z * qt.getZ();
    float a = x * qt.getW() + w * qt.getX() + y * qt.getZ() - z * qt.getY();
    float b = y * qt.getW() + w * qt.getY() + z * qt.getX() - x * qt.getZ();
    float c = z * qt.getW() + w * qt.getZ() + x * qt.getY() - y * qt.getX();

    return new Vector4F(a, b, c, o);
}

3D旋转2个方向？

1 个答案: