OpenGL-无法获得围绕正确轴和原点的累积旋转

Question

我正在使用OpenTK和C＃在几年前编写的现有项目中实现Arcball旋转，但遇到了最后的障碍。我已经花了几个小时（一天？）来尝试解决此问题，并且已经关闭-但没有雪茄。

这是“旧式”非着色器OpenGL。我有信心Arcball旋转正常工作，问题只是应用了结果矩阵。它应该相当简单，但无法解决问题。

我将Arcball旋转作为四元数（qCurrent），然后将其转换为矩阵。然后，我尝试了几种方法：

1. 简单地将其作为附加旋转应用于现有场景：

   GL.PushMatrix();
   Matrix4 arcball_rot = Matrix4.CreateFromQuaternion(qCurrent);
   GL.MultMatrix(ref arcball_rot);
   ... render objects in scene
   GL.PopMatrix();
   

这将围绕正确的原点（相机目标）应用正确的旋转，但相对于世界坐标系，而不是相对于观察者。这是有道理的，因为我实际上以错误的顺序应用了旋转。

2. 依次应用旋转，首先进行弧球旋转，这意味着从头开始。这里，rtn_complete是一个矩阵，用于存储在Arcball旋转之前初始化的模型视图矩阵：

   Matrix4 modelview = Matrix4.LookAt(camera.camerapos, camera.cameratarget, camera.cameraup);
   rtn_complete = modelview;
   

然后...

Matrix4 mm = Matrix4.CreateFromQuaternion(qCurrent) * rtn_complete;
GL.LoadIdentity();
GL.MultMatrix(ref mm);

这会向观看者施加正确的旋转，但围绕错误的旋转中心。离相机目标很远。

显然，这种方法需要在旋转的任一侧进行正向/反向平移，但是我已经尝试了几乎所有可能的组合，但都不起作用。

相机和目标位置如下：-

camera.camerapos =（-51.3，-67.9、37.7）和

camera.cameratarget =（0.0，0.6，7.3）

[当我添加如下所示的翻译（以及无数其他排列）时，场景仍然围绕错误的原点旋转。

GL.LoadIdentity();
GL.Translate(camera.cameratarget);
GL.MultMatrix(ref arcball_rot);
GL.Translate(-camera.cameratarget);
GL.MultMatrix(ref rtn_complete);

[我的感觉是问题的根源很可能是使用LookAt进行的翻译，在进行上述转换时我没有考虑。

但是，当我检查rtn_complete矩阵（这是LookAt之后的modelview矩阵）时，第四列不包含转换。矩阵如下所示：

0.80, 0.20, -0.56, 0.00
-0.60, 0.27, -0.75, 0.00
0.00, 0.94, 0.34, 0.00
0.38, -7.02, -92.8, 1.00

我原本希望在这里看到翻译。

我想念什么？

Answer 1

最终找到了。我对使用Matrix4.LookAt（）产生的翻译的怀疑是正确的。

我列出用于调试的矩阵的方式导致了转置，因此我可以看到翻译，但是我错过了它，但是它在第四行而不是第四列。转换为（0.38，-0.72，-92.8）在Arcball旋转的任一侧应用此转换会产生预期的旋转行为。

GL.LoadIdentity();
GL.Translate(0.38, -7.02, -92.8);
GL.MultMatrix(ref mm);
GL.Translate(-0.38, 7.02, 92.8);
GL.MultMatrix(ref rtn_complete);

我想我可以从这里开始其余的工作。