四元数翘曲或闪烁

Quaternions getting warped or flickers

本文关键字：闪烁 四元数      更新时间：2023-10-16

我正在尝试创建自己的四元数类，结果很奇怪。要么我试图旋转的立方体疯狂闪烁，要么它正在扭曲。

这是我的代码：

void Quaternion::AddRotation(vec4 v)
{
    Quaternion temp(v.x, v.y, v.z, v.w);
    *this = temp * (*this);
}
mat4   Quaternion::GenerateMatrix(Quaternion &q)
{
    q.Normalize();
    //Row order
    mat4 m( 1 - 2*q.y*q.y - 2*q.z*q.z, 2*q.x*q.y - 2*q.w*q.z, 2*q.x*q.z + 2*q.w*q.y, 0,
            2*q.x*q.y + 2*q.w*q.z, 1 - 2*q.x*q.x - 2*q.z*q.z, 2*q.y*q.z + 2*q.w*q.x, 0,
            2*q.x*q.z - 2*q.w*q.y, 2*q.y*q.z - 2*q.w*q.x, 1 - 2*q.x*q.x - 2*q.y*q.y, 0,
            0, 0, 0, 1);
    //Col order
    //  mat4 m( 1 - 2*q.y*q.y - 2*q.z*q.z,2*q.x*q.y + 2*q.w*q.z,2*q.x*q.z - 2*q.w*q.y,0,
    //          2*q.x*q.y - 2*q.w*q.z,1 - 2*q.x*q.x - 2*q.z*q.z,2*q.y*q.z - 2*q.w*q.x,0,
    //          2*q.x*q.z + 2*q.w*q.y,2*q.y*q.z + 2*q.w*q.x,1 - 2*q.x*q.x - 2*q.y*q.y,0,
    //          0,0,0,1);
    return m;
}

当我创建实体时，我给它一个四元数：

entity->Quat.AddRotation(vec4(1.0f, 1.0f, 0.0f, 45.f));

每一帧我都尝试将其额外旋转少量：

for (int i = 0; i < Entities.size(); i++)
{
    if (Entities[i] != NULL)
    {
        Entities[i]->Quat.AddRotation(vec4(0.5f, 0.2f, 1.0f, 0.000005f));
        Entities[i]->DrawModel();
    }
    else
        break;
}

最后，这就是我绘制每个立方体的方式：

void Entity::DrawModel()
{
    glPushMatrix();
    //Rotation
    mat4 RotationMatrix;
    RotationMatrix = this->Quat.GenerateMatrix(this->Quat);
    //Position
    mat4 TranslationMatrix = glm::translate(mat4(1.0f), this->Pos);
    this->Trans = TranslationMatrix * RotationMatrix;
    glMultMatrixf(value_ptr(this->Trans));
    if (this->shape != NULL)
        this->shape->DrawShape();
    glPopMatrix();
}

编辑：这是我用来学习四元数的教程：http://www.cprogramming.com/tutorial/3d/quaternions.html

如果不研究你的旋转矩阵到最后，我能想到两个可能的错误。第一个是你的旋转矩阵 R 不是正交的，即 R 的逆不等于转置。这可能会导致对象变形。隐藏错误的第二个地方是在四元数的乘法中。

> 旋转矩阵中存在错误。尝试将元素 （2,3） 与元素 （3,2） 交换。

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