OpenGL：从原点翻译时模型拉伸

Question

我正在开发一个 space 飞行模拟器作为我的第一个真正的 OpenGL 项目。当立方体不在原点时，我无法正确渲染立方体。发生的情况是立方体从原点向外伸展，伸展的程度取决于从原点平移的量。

我认为这与着色器无关，因为我尝试了两种不同的顶点着色器，结果相同。其中一个着色器是一个非常简单的着色器：

#version 330 core

// Input vertex data, different for all executions of this shader.
layout(location = 0) in vec3 vertexPosition_modelspace;

// Output data ; will be interpolated for each fragment.
out vec3 fragmentColor;
// Values that stay constant for the whole mesh.
uniform mat4 MVP;

void main(){    

    // Output position of the vertex, in clip space : MVP * position
    gl_Position =  MVP * vec4(vertexPosition_modelspace,1);

    // The color of each vertex will be interpolated
    // to produce the color of each fragment
    fragmentColor = vec3(255,255,255);
}

我很清楚问题不在于着色器。

当立方体在每个方向平移 1 个单位时，它看起来像这样：

在正 Z 方向平移相机时，立方体会拉伸更多以跟随相机。

翻译前（相机位于（0,0,25），模型位于（5,5,5））

MVP 矩阵：

(10.942525, 0.000000, 12.402489, 12.500000)   
(0.000000, 14.590034, 12.402489, 12.500000)   
(0.000000, 0.000000, 12.302468, 12.400000)   
(0.000000, 0.000000, 24.804977, 25.000000)

转换矩阵：

(0.100000, 0.000000, 0.000000, 0.500000)   
(0.000000, 0.100000, 0.000000, 0.500000)   
(0.000000, 0.000000, 0.100000, 0.500000)   
(0.000000, 0.000000, 0.000000, 1.000000)

平移后（相机在正z方向平移）

转换矩阵：

(0.100000, 0.000000, 0.000000, 0.500000)
(0.000000, 0.100000, 0.000000, 0.500000)
(0.000000, 0.000000, 0.100000, 0.500000)
(0.000000, 0.000000, 0.000000, 1.000000)

MVP 矩阵：

(10.942525, 0.000000, 46.159237, 46.250000)
(0.000000, 14.590034, 46.159237, 46.250000)
(0.000000, 0.000000, 46.059216, 46.150002)
(0.000000, 0.000000, 92.318474, 92.500000)

这是我从模型中获取变换矩阵的代码：

glm::mat4 MovableObject::getTransformationMatrix() const
{
    return getTranslationMatrix() * getRotationMatrix() * getScaleMatrix();
}

glm::mat4 MovableObject::getScaleMatrix() const
{
    glm::mat4 scaleMatrix = glm::mat4(1.0);
    scaleMatrix[0][0] = scaleFactors[0];
    scaleMatrix[1][1] = scaleFactors[1];
    scaleMatrix[2][2] = scaleFactors[2];
    return scaleMatrix;
}

glm::mat4 MovableObject::getRotationMatrix() const
{
    return glm::toMat4(rotation);
}

glm::mat4 MovableObject::getTranslationMatrix() const
{
    glm::mat4 translationMatrix = glm::mat4(1.);
    translationMatrix[0][3] = center[0];
    translationMatrix[1][3] = center[1];
    translationMatrix[2][3] = center[2];
    return translationMatrix;
}

下面是绘制网格的渲染代码：

void Mesh::render(glm::mat4 modelMatrix, const Camera& camera)
{
    glUseProgram(programID);

    glm::mat4 view = camera.getViewMatrix();
    glm::mat4 pvm = camera.getProjectionMatrix() * view * modelMatrix;

    std::cout << "MVP Matrix: " << glm::to_string(pvm) << std::endl << std::endl;

    // Send our transformation to the currently bound shader,
    // in the "MVP" uniform
    glUniformMatrix4fv(matrixID, 1, GL_FALSE, &pvm[0][0]);
    glUniformMatrix4fv(modelMatrixID, 1, GL_FALSE, &modelMatrix[0][0]);
    glUniformMatrix4fv(viewMatrixID, 1, GL_FALSE, &view[0][0]);

    glUniform3f(lightID, 0.f, 0.f, 0.f); // TODO: hardwiring at 0 for now

    // Bind our texture in Texture Unit 0
    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, texture);
    // Set "myTextureSampler" sampler to user Texture Unit 0
    glUniform1i(textureID, 0);

    // 1st attribute buffer : vertices
    glEnableVertexAttribArray(0);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexBuffer);
    glVertexAttribPointer(
                          0,                  // attribute
                          3,                  // size
                          GL_FLOAT,           // type
                          GL_FALSE,           // normalized?
                          0,                  // stride
                          (void*)0            // array buffer offset
                          );

    // 2nd attribute buffer : UVs
    glEnableVertexAttribArray(1);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, uvBuffer);
    glVertexAttribPointer(
                          1,                                // attribute
                          2,                                // size
                          GL_FLOAT,                         // type
                          GL_FALSE,                         // normalized?
                          0,                                // stride
                          (void*)0                          // array buffer offset
                          );

    // 3rd attribute buffer : normals
    glEnableVertexAttribArray(2);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, normalBuffer);
    glVertexAttribPointer(
                          2,                                // attribute
                          3,                                // size
                          GL_FLOAT,                         // type
                          GL_FALSE,                         // normalized?
                          0,                                // stride
                          (void*)0                          // array buffer offset
                          );

    // Draw the triangles !
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, vertices.size() );

    glDisableVertexAttribArray(0);
    glDisableVertexAttribArray(1);
    glDisableVertexAttribArray(2);
}

这是获取相机矩阵的代码：

glm::mat4 Camera::getProjectionMatrix() const
{
    return glm::perspective(FoV, 4.0f / 3.0f, 0.1f, 1000.0f);
}

glm::mat4 Camera::getViewMatrix() const
{
    glm::mat4 matrix = glm::toMat4(rotation);
    glm::vec3 up = glm::vec3(matrix[0][1], matrix[1][1], matrix[2][1]);
    glm::vec3 forward = -glm::vec3(matrix[0][2], matrix[1][2], matrix[2][2]);


    return glm::lookAt(center, center + forward, up);
}

Answer 1

glm 使用列优先存储顺序，因此您必须以 m[col][row] 的形式访问元素。您的 getTranslationMatrix() 函数不遵循该约定，因为翻译向量应该在最后一列中。您打印矩阵数字的代码似乎也解释了转置的内容。

请注意，glm 已经具有通过 GLM_GTX_transform module 创建旋转、缩放和平移等变换矩阵的功能。

Answer 2

我不得不假设直接访问矩阵成员的函数存在问题

glm::mat4 MovableObject::getScaleMatrix() const {
  glm::mat4 scaleMatrix = glm::mat4(1.0);
  scaleMatrix[0][0] = scaleFactors[0];
  scaleMatrix[1][1] = scaleFactors[1];
  scaleMatrix[2][2] = scaleFactors[2];
  return scaleMatrix;
}

glm::mat4 MovableObject::getTranslationMatrix() const
{
  glm::mat4 translationMatrix = glm::mat4(1.);
  translationMatrix[0][3] = center[0];
  translationMatrix[1][3] = center[1];
  translationMatrix[2][3] = center[2];
  return translationMatrix;
}

你为什么要这样做而不是更安全

glm::mat4 MovableObject::getScaleMatrix() const {
  return glm::scale(glm::mat4(), scaleFactors);
}

glm::mat4 MovableObject::getTranslationMatrix() const {
  return glm::translate(glm::mat4(), center);
}

OpenGL：从原点翻译时模型拉伸

OpenGL: Model stretched when translated from origin

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