在OpenGL ES 2.0中使用矩阵旋转

Question

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尝试使用OpenGL ES 2.0正确旋转我的四边形时遇到了很多问题。

它似乎总是围绕屏幕坐标的中心旋转。 我正在尝试让它围绕自己的中心旋转（仅在z轴上，用于2D）。

我一直在使用Matrix.translate进行实验，如下所示。 但是，在此更改x或y位置仅会在屏幕上的不同位置绘制四边形，但当它旋转时，它再次围绕屏幕的中心旋转。 请问有人能解释一下如何使其围绕其自身的z轴旋转（像车轮一样）吗？

谢谢，这里是相关的代码行 - 如果需要更多，请询问，我会发布。（请注意，我查看了许多类似的SO和更广泛的互联网问题，但到目前为止我还没有找到答案。）

谢谢。

//Set rotation
Matrix.setRotateM(mRotationMatrix, 0, -angle, 0, 0, 1.0f);

//Testing translation
Matrix.translateM(mRotationMatrix, 0, -.5f, .5f, 0f);

// Combine the rotation matrix with the projection and camera view
Matrix.multiplyMM(mvpMatrix, 0, mRotationMatrix, 0, mvpMatrix, 0);

我的着色器（在类级别上声明）

private final String vertexShaderCode =
"uniform mat4 uMVPMatrix;" +

"attribute vec4 vPosition;" +
"void main() {" +
" gl_Position = uMVPMatrix * vPosition;" +
"}";

private final String fragmentShaderCode =
"precision mediump float;" +
"uniform vec4 vColor;" +
"void main() {" +
" gl_FragColor = vColor;" +
"}";

从onSurfaceChanged开始

float ratio = (float) width / height;
Matrix.frustumM(mProjMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 7);

在我的onDrawFrame方法中

// Set the camera position (View matrix)
Matrix.setLookAtM(mVMatrix, 0, 0, 0, 3, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0.0f);

//Calculate the projection and view transformation
Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjMatrix, 0, mVMatrix, 0);

- Zippy

Answer 1

我也遇到了同样的问题（看到了奇怪的扭曲和其他一切），我的解决方案基于下面的Android培训>使用OpenGL ES显示图形>添加动画。

（如果需要，可以查看我的详细帖子：OpenGL ES Android矩阵变换。）

1. 将 mModelMatrix 设置为单位矩阵

   Matrix.setIdentityM(mModelMatrix, 0); // 初始化为单位矩阵
   

2. 对 mModelMatrix 应用平移变换

   Matrix.translateM(mModelMatrix, 0, -0.5f, 0, 0); // 向左平移
   

3. 对 mRotationMatrix 应用旋转变换（角度以度为单位）

   Matrix.setRotateM(mRotationMatrix, 0, mAngle, 0, 0, -1.0f);
   

4. 通过 Matrix.multiplyMM 结合旋转和平移变换

   mTempMatrix = mModelMatrix.clone();
   Matrix.multiplyMM(mModelMatrix, 0, mTempMatrix, 0, mRotationMatrix, 0);
   

5. 将模型矩阵与投影矩阵和相机视图结合

   mTempMatrix = mMVPMatrix.clone();
   Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mTempMatrix, 0, mModelMatrix, 0);
   

- escalator

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区分运动和旋转（然后乘以两个矩阵）就可以解决问题。只需注意需要初始化旋转矩阵。 - Ruslan Yanchyshyn

Answer 2

这是一个演示。假设你要绘制一个茶壶...模型矩阵将从一个单位矩阵开始。形状以原点为中心，如下所示：

在继续之前，请确认您所拥有的内容是否正确...

一旦您确认无误，应将旋转应用于模型矩阵，编译并运行 - 您将获得一个旋转后的副本...

一旦你有了这个，你就可以翻译：

所以对于您来说，您需要做的只是验证旋转矩阵是否为单位矩阵，例如Matrix.setIdentityM(mRotationMatrix,0); ，如果形状不在中心，则将其移至中心。

一旦它在中心，应用旋转，例如：

    Matrix.setIdentityM( mRotationMatrix,0); 
    <as needed movement to center>

    Matrix.rotate(mRotationMatrix, 0, -angle, 0, 0, 1.0f);
    <any other translation you want>

分步骤操作可以让你的生活更轻松，这样你就能清楚地看到正在发生的事情。

- paulczak

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嗨@paulczak - 谢谢你。问题是，当形状在中心时，它可以完美旋转（因为它的中心在屏幕中心）。但是，如果我将形状移动到左上角，那么它仍然会围绕中心旋转或“轨道”。我不确定如何翻译它，以使其保持在同一位置？所以当你说“一旦你有了这个，你就可以进行翻译” - 我想这就是我的问题所在，我不确定如何进行这种翻译？（代码顺序以及如何计算中心应该在哪里）。 - Zippy

你是否在每次调用onDrawFrame()时将旋转矩阵（用于模型变换）重置为单位矩阵？ - paulczak

奇怪的是，如果我将翻译应用于mRotationMatrix并直接将该矩阵传递给着色器（在我的情况下声明为“uniform mat4 uRotate”，然后编辑我的着色器为“gl_Position = uRotate * a_position;\n”+（因此不使用uMVPMatrix），它似乎有点起作用。我说“有点”是因为我仍然会遇到我在其他问题中提到的扭曲问题（http://stackoverflow.com/questions/15836688/correct-vertex-shader-code-opengl-es-2-0），而且我不满意不使用uMVPMatrix，因为我知道它应该可以使用。我的代码肯定有问题！再次感谢任何帮助。 - Zippy

你可以将模型/视图/投影矩阵传递到着色器中，并像这样计算：gl_Position = ModelViewProjection*mVertex; 但是对于许多顶点（具有大量顶点的模型可能有数万个），这一系列乘法是相同的，因此通常将其作为MVP或M和VP提供给着色器，如果需要进行Phong光照，则会使用M和VP。因此，这是一个潜在的方法，运行速度较慢-是否在应用程序中看到它是另一个问题。 - paulczak

我将重新提出这个问题，因为我仍然有同样的问题 - 我会尝试更好地解决它。 - Zippy

Answer 3

通常旋转是围绕原点进行的，因此您希望在平移之前旋转四边形。如果您在平移后旋转，则四边形将首先从原点移开，然后围绕原点旋转。

如果不知道您的矩阵函数如何实现，我们无法建议您是否正确使用它们。您向我们展示的只是函数接口。

但一般来说，在平移之前旋转。

- johnbakers

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嗨@Sebby Johanns。感谢您的评论，我现在没有在翻译之前旋转吗？如果您能更详细地解释一下，我将不胜感激-我已经添加了一些代码-这足够了吗？如果您需要更多信息（以及您需要哪个部分），请告知-非常感谢！ - Zippy

如果旋转的中心需要移动，而不是移动四边形，则需要先进行平移，然后旋转，最后再平移回来。 - mbeckish

@mbeckish感谢您的评论，我听过人们说“翻译并再翻译回来”，但我还没有完全理解它，我想您是指将x和y进行翻译，然后使用相反的值重新翻译（例如，1,1，然后是-1，-1） - 请编辑以展示一个例子？我尝试过这样做，但什么也没有。谢谢！ - Zippy

是的，您想要将对象翻译成以原点为中心。如果您在0,0周围绘制了它，则可以从单位矩阵开始旋转，然后将旋转后的版本平移至所需位置。之后，您可以将模型、视图和投影矩阵相乘，以获得您将发送到着色器的统一变量（除非您正在进行光照，那么请分别发送MV和P，以便您可以正确计算阴影）。 - paulczak

translate到底应该做什么？是移动四边形的中心/枢轴点还是移动四边形本身？这是否是我需要的最佳方法？（基本上，我正在编写一个简单的2D游戏框架，所以只需要一种旋转精灵的方法） - Zippy

Answer 4

将您的操作向后应用：

第一步- Matrix.translateM（mRotationMatrix，0，-0.5f，0.5f，0f）;

第二步- Matrix.setRotateM（mRotationMatrix，0，-angle，0，0，1.0f）;

它将围绕自己的中心旋转

- Alex