Question

有一些背景：我正在开发游戏引擎，最近又添加了一个物理引擎（在本例中为physx）。问题是我的变换类使用欧拉角旋转，而物理引擎的变换类使用欧拉角。所以我只是实现了一种方法，可以将转换类更改为物理引擎转换，然后再转换回来。它运行良好，但是我发现了一个奇怪的错误。

我得到的行为：

当旋转的偏航角（欧拉向量的第二个元素）大于90度时，它不会使对象在y轴上旋转，并且开始绕着俯仰和横摇（怪异的摇晃从0跳过）到180，然后返回很多）。调试工具显示旋转不会超过91，但会达到最大90.0003（我确实将度数转换为弧度）。 示例： 为了显示此错误，我有一个带有python脚本旋转的多维数据集：

from TOEngine import * 

class rotate:
    direction = vec3(0,10,0)
    def Start(self):
        pass
    def Update(self,deltaTime):
        transform.Rotate(self.direction*deltaTime*5)       
        pass

引擎本身是用cpp编写的，但是我有一个使用嵌入式python的脚本系统。 TOEngine只是我的模块，脚本本身只是在每帧旋转多维数据集。立方体开始于0，0，0旋转并精细旋转，但停止并 90度偏航并开始晃动。

仅当启用了物理系统时才会发生这种情况，因此我知道该错误必须存在于将旋转从欧拉到quat并使用glm返回每一帧的方法中。

这是实际的问题代码：

void RigidBody::SetTransform(Transform transform)
{
    glm::vec3 axis = transform.rotation;
    rigidbody->setGlobalPose(PxTransform(*(PxVec3*)&transform.position,*(PxQuat*)&glm::quat(glm::radians(transform.rotation))));//Attention Over Here
}

Transform RigidBody::GetTransform()
{
    auto t = rigidbody->getGlobalPose();
    return Transform(*(glm::vec3*)&t.p, glm::degrees(glm::eulerAngles(*(glm::quat*)&t.q)), entity->transform.scale);
}

避免奇怪的类型，将PxQuat与glm :: quat基本相同，而PxVec3与glm :: vec3基本相同。我希望该代码通过将旋转从欧拉角偏离度转换为具有弧度（坚硬部分）的quat，从而在物理引擎的转换类和我的转换类之间进行转换。

物理系统内部：

void PreUpdate(float deltaTime)override {   //Set Physics simulation changes to the scene
mScene->fetchResults(true);
for (auto entity : Events::scene->entities)
    for (auto component : entity->components)
        if (component->GetName() == "RigidBody")
            entity->transform = ((RigidBody*)component)->GetTransform();    //This is running on the cube entity
}
void PostUpdate(float deltaTime)override {  //Set Scene changes To Physics simulation
for (auto entity : Events::scene->entities)
    for (auto component : entity->components)
        if (component->GetName() == "RigidBody")
            ((RigidBody*)component)->SetTransform(entity->transform);//This is running on the cube entity
mScene->simulate(deltaTime);
}

PreUpdate在每帧更新之前运行PostUpdate在每帧更新之后运行。顾名思义，Update（在上面的脚本中显示）方法在更新上运行（在Update和PostUpdate之间）。立方体具有刚体部件。我期望得到什么：一个旋转的立方体，当它达到90度偏航时不会停止旋转。

我知道这有点复杂。我尽力解释了这个错误，我相信这个错误是因为将Euler角度更改为quat。

Answer 1

关于从PxQuat到glm::quat的转换，请阅读https://en.cppreference.com/w/cpp/language/explicit_cast和https://en.cppreference.com/w/cpp/language/reinterpret_cast上的文档，并在reinterpret_cast的页面上查找未定义的行为。据我所知，c风格的转换不能保证正常工作，甚至不能令人满意。尽管目前我正题外话，但是请记住，您有两种选择可以进行这种转换。

glm::quat glmQuat = GenerateQuat();
physx::PxQuat someQuat = *(physx::PxQuat*)(&glmQuat); //< (1)
physx::PxQuat someOtherQuat = ConvertGlmQuatToPxQuat(glmQuat); //< (2)

（1）此选项可能导致未定义的行为，但更重要的是，您没有保存副本。该语句肯定会导致1个副本构造函数调用。

（2）由于优化了返回值，因此该选项还将导致physx::PxQuat的单一构造。

因此，实际上，通过采用选项（1），您不会节省任何成本，但是会冒未定义行为的风险。对于选项（2），成本是相同的，但是代码现在符合标准。现在回到原始点。

我通常会尽一切可能避免使用欧拉角，因为它们容易出错并且比四元数更容易混淆。就是说，这是一个简单的测试，您可以设置它从欧拉角度测试四元数转换（暂时不要使用physx）。

您需要生成以下方法。

glm::mat3 CreateRotationMatrix(glm::vec3 rotationDegrees);
glm::mat3 CreateRotationMatrix(glm::quat inputQuat);
glm::quat ConvertEulerAnglesToQuat(glm::vec3 rotationDegrees);

，然后您的测试伪代码如下所示。

for (auto angles : allPossibleAngleCombinations) {
    auto expectedRotationMatrix = CreateRotationMatrix(angles);
    auto convertedQuat = ConvertEulerAnglesToQuat(angles);
    auto actualRotationMatrix = CreateRotationMatrix(convertedQuat);
    ASSERT(expectedRotationMatrix, actualRotationMatrix);
}

只有该测试通过了，您才能查看下一个将它们转换为PxQuat的问题。我猜想这个测试对您来说会失败。我要提出的一个建议是，输入角度之一（取决于惯例）需要限制范围。说，如果将偏航角保持在-90度到90度之间，则测试可能会成功。这是因为，欧拉角的非唯一组合会导致相同的旋转矩阵。

无法从欧拉角产生超过90 glm的偏航角的夸脱

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