模板和矩阵转换

Templates and matrix transformations

本文关键字：转换      更新时间：2023-10-16

在我问这个问题之前：

  1. 虽然代码使用了Eigen库，但问题不在于该特定库
  2. 对于图形编程，典型的旋转矩阵是3x3，而下面的矩阵是4x4（使用齐次坐标）

所以，有了这些。。。

关于X、Y和Z轴的旋转矩阵可以分别用以下函数计算：

Eigen::Matrix4f rotateX(float angle) {
    float radianAngle = radians(angle);
    float Sin = sinf(radianAngle);
    float Cos = cosf(radianAngle);
    Eigen::Matrix4f rotationMatrix( Eigen::Matrix4f::Identity() );
    rotationMatrix(1, 1) =  Cos;
    rotationMatrix(1, 2) =  Sin;
    rotationMatrix(2, 1) = -Sin;
    rotationMatrix(2, 2) =  Cos;
    return rotationMatrix;
}
Eigen::Matrix4f rotateY(float angle) {
    float radianAngle = radians(angle);
    float Sin = sinf(radianAngle);
    float Cos = cosf(radianAngle);
    Eigen::Matrix4f rotationMatrix( Eigen::Matrix4f::Identity() );
    rotationMatrix(0, 0) =  Cos;
    rotationMatrix(0, 2) =  Sin;
    rotationMatrix(2, 0) = -Sin;
    rotationMatrix(2, 2) =  Cos;
    return rotationMatrix;
}
Eigen::Matrix4f rotateZ(float angle) {
    float radianAngle = radians(angle);
    float Sin = sinf(radianAngle);
    float Cos = cosf(radianAngle);
    Eigen::Matrix4f rotationMatrix( Eigen::Matrix4f::Identity() );
    rotationMatrix(0, 0) =  Cos;
    rotationMatrix(0, 1) =  Sin;
    rotationMatrix(1, 0) = -Sin;
    rotationMatrix(1, 1) =  Cos;
    return rotationMatrix;
}

这些功能非常相似；正如您所看到的，唯一的区别在于对矩阵进行索引。这些实现也出现在glm头中。

有没有一种方法可以将这三个函数表达为一个函数，也许可以使用模板，而不增加运行时开销？

欢迎对该准则发表任何意见。

类似这样的东西：

enum Axis {X, Y, Z};
// in C++14 you can just use std::max and std::min instead
constexpr int mymax(int a, int b) { return a > b ? a : b; }
constexpr int mymin(int a, int b) { return a < b ? a : b; }
template <Axis axis>
Eigen::Matrix4f rotateAxis(float angle) {
    float radianAngle = radians(angle);
    float Sin = sinf(radianAngle);
    float Cos = cosf(radianAngle);
    Eigen::Matrix4f rotationMatrix( Eigen::Matrix4f::Identity() );
    constexpr int c1 = mymin((axis + 1) % 3, (axis + 2) % 3);
    constexpr int c2 = mymax((axis + 1) % 3, (axis + 2) % 3);
    rotationMatrix(c1, c1) =  Cos;
    rotationMatrix(c1, c2) =  Sin;
    rotationMatrix(c2, c1) = -Sin;
    rotationMatrix(c2, c2) =  Cos;
    return rotationMatrix;
}
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