OpenGL4：旋转看起来完全错误

Question

这是我正在绘制的四边形的顶点缓冲区信息：

static const GLfloat pv_quad[] = {
    -1.0f, -1.0f, 0.0f,
     1.0f, -1.0f, 0.0f,
    -1.0f,  1.0f, 0.0f,
     1.0f,  1.0f, 0.0f,
};

这个四边形用于在屏幕上绘制二维框架作为图形用户界面的一部分。我用来执行此操作的 class 是 Mage::Interface::Frame。我将为您省去 header 定义，而是为您提供 class 的实现，因为它很小。这里有一些测试代码，所以忽略着色器是 class 的一部分这一事实。我知道它不应该在那里。

#include <Mage/Root.h>
#include <Mage/Interface/Frame.h>

#include <glm/glm.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <glm/gtx/transform.hpp>

using Mage::Interface::Frame;

Frame::Frame()  
: width(300), height(200), position(0, 0), color(1.0, 1.0, 1.0), model(1.0), rotation(0) {
    prog.compileFile("Data/Shaders/FrameVertex.glsl", Mage::ShaderType::VERTEX);
    prog.compileFile("Data/Shaders/FrameFragment.glsl", Mage::ShaderType::FRAGMENT);
    prog.link();

    this->calcTransform();
}

void Frame::setSize(int w, int h) {
    this->width = w;
    this->height = h;
    this->calcTransform();
}

void Frame::setColor(int r, int g, int b) {
    this->color = glm::vec3(float(r) / 256, float(g) / 256, float(b) / 256);
}

void Frame::setRotation(float degrees) {
    this->rotation = glm::radians(degrees);
    this->calcTransform();
}

void Frame::calcTransform() {
    this->model = glm::mat4(1.0f); // reset model to origin.
    // 1280 and 720 are the viewport's size. This is only hard coded for tests.
    this->model = glm::scale(this->model, glm::vec3(float(width) / 1280, float(height) / 720, 1.0f));
    this->model = glm::rotate(this->model, this->rotation, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));
    this->model = glm::translate(this->model, glm::vec3(position.x, position.y, 0.0f));
}

void Frame::draw() {
    Mage::VertexObject obj = ROOT.getRenderWindow()->getVertexBufferObject()->getObject("PrimitiveQuad");

    prog.use();
    prog.setUniform("mvp", this->model);
    prog.setUniform("fColor", this->color);

    glEnableVertexAttribArray(0);
    ROOT.getRenderWindow()->getVertexBufferObject()->bind();
    glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, (void*)obj.begin);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, obj.size);
    glDisableVertexAttribArray(0);
}

这是每帧调用的绘图函数：

void RenderWindow::render() {
    Mage::Interface::Frame F;

    F.setSize(400, 200);
    F.setRotation(0);

    while (glfwWindowShouldClose(this->win) == 0) {
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

        F.draw();

        glfwSwapBuffers(this->win);
        glfwPollEvents();
    }
}

当我有 setRotation(0) 时，生成的四边形确实是 400 像素宽和 200 像素高，正如您所期望的那样，就在我的屏幕中央。

但是，如果我将旋转设置为 (90)，那么，会发生这种情况：

如您所见，这根本不是接近 90 度的转弯。它应该是 400px 高和 200px 宽。

有人愿意解释一下这是怎么回事吗？

编辑： 一些尝试告诉我问题出在比例上，而不是旋转。当我注释掉比例时，旋转似乎是正确的。

Answer 1

glm::rotate() 的 angle 参数以弧度为单位，而不是度数：

m: Input matrix multiplied by this rotation matrix.

angle: Rotation angle expressed in radians.

axis: Rotation axis, recommanded [sic] to be normalized.

使用这个：

void Frame::setRotation(float degrees) {
    this->rotation = glm::radians( degrees );
    this->calcTransform();
}

Answer 2

我假设这个游戏应该是一个带有 2D GUI 的 3D 游戏，虽然这在问题中没有指定，但不是完全必要的，因为我的答案是一样的。

当使用 3D 矩阵渲染时，使用透视图（考虑视野），而不是使用正交视图，形状将根据 fov 弯曲到它们的位置。

因此，我建议您使用一个简单的解决方案，并为您的 2D 界面初始化一个 2D 观察矩阵（或正交矩阵）。如果您只是在寻找一种将 2D 四边形渲染到屏幕上的简单方法，freeGLUT（免费图形库实用工具包）正适合您。有很多文档可以帮助安装 freeglut，所以一旦完成，初始化一个 2D 渲染矩阵，然后使用 glVertex2i/f 或 glVertex3i/f 渲染四边形，如下所示：

void setView2d()
{
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluOrtho2D(0, *SCREEN_WIDTH, *SCREEN_HEIGHT, 0);
    glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
    glDisable(GL_DEPTH_TEST);
    glLoadIdentity();
}

void setView3d()
{
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(70, (GL_FLOAT)*SCREEN_WIDTH / *SCREEN_HEIGHT, 0.1, 100);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glLoadIdentity();
}

void render()
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_TEST);

    setView2d(); //Render 2D objects
    glPushMatrix();
    {
        //glTranslatef() and glRotatef() still work for 2D
        //if using rotate, rotate on z axis, like so:
        glRotatef(90, 0, 0, 1);
        glBegin(GL_TRIANGLES);
        {
            glVertex2i(0, 0);
            glVertex2i(100, 0);
            glVertex2i(0, 100);

            /*
                glVertex2i is replacable with glVertex2f, glVertex3i, and glVertex3f
                if using a glVertex3, set the z value to 0
            */
        }
        glEnd();
    }
    glPopMatrix();


    setView3d(); //Render 3D objects
    glPushMatrix();
    {
        //render 3D stuff
    }
    glPopMatrix();

    glutSwapBuffers();
}

我还应该提到，在使用 gluOrtho2D 时，顶点 x、y 中使用的坐标基于像素，而不是 3D 块。

希望对您有所帮助，

-尼克

OpenGL4：旋转看起来完全错误

OpenGL4: Rotation looks all wrong

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