
Среда программирования:
NetBeans 7.4
Статья по теме:
В данном примере мы вращаем кватернион вокруг кватерниона, который вращается вокруг третьего кватерниона, который вращается вокруг четвертого кватерниона для того чтобы продемонстрировать простоту и элегантность сложных вращений через гиперкомплексные числа.
Реализована функция Quaternion rotate(double x, double y, вouble z, double i, double j, double k, float angle), которая принимает координаты вращаемой точки, координаты вектора, вокруг которого вращаем точку и угол. Она возвращает кватернион вида (0, x', y', z') с новыми координатми.
Реализована функция по материалам статьи: Вращение в 3D при помощи гиперкомплексных чисел
private Quaternion rotate( double x, double y, double z, double i, double j, double k, float angle) { double phi = Math.PI/180.0*angle; double cosphi = Math.cos(phi/2.0); double sinphi = Math.sin(phi/2.0); Quaternion q = new Quaternion(cosphi, i*sinphi, j*sinphi, k*sinphi).unit(); Quaternion p = new Quaternion(0, x, y, z); return q.mul(p.mul(q.inverse())); }
Код программы:
package net.ilyi; import static org.lwjgl.opengl.GL11.*; import static org.lwjgl.util.glu.GLU.*; import java.nio.ByteBuffer; import org.lwjgl.opengl.*; import org.lwjgl.input.*; import org.lwjgl.*; public class QuaternionRotation { public static final int WIDTH = 640; public static final int HEIGHT = 360; private int delta; public static void main(String[] args) { QuaternionRotation qr = new QuaternionRotation(); qr.start(); } private void start() { initDisplay(); initOpenGL(); updateDelta(); while (!Display.isCloseRequested()) { render(); processInput(); Display.sync(60); Display.update(); updateDelta(); } } private void initDisplay() { try { Display.setDisplayMode(new DisplayMode(WIDTH, HEIGHT)); Display.setTitle("GL"); // blank icon ByteBuffer[] b = new ByteBuffer[1]; b[0] = BufferUtils.createByteBuffer(256 * 4); Display.setIcon(b); Display.create(); } catch (LWJGLException ex) { System.err.println("Couldn't set up display"); System.exit(1); } } private void initOpenGL() { glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); gluPerspective(45.0f, (float)WIDTH/HEIGHT, 0.001f, 10.0f); glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadIdentity(); glEnable(GL_DEPTH_TEST); glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); } float camanglex = 0.0f; float camangley = 0.0f; float angle1 = 0.0f; float angle2 = 0.0f; float angle3 = 0.0f; float x = 0.0f; float y = 0.0f; float z = 1.0f; private void render() { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glLoadIdentity(); glRotatef(camanglex, 1.0f, 0.0f, 0.0f); glRotatef(camangley, 0.0f, 1.0f, 0.0f); glTranslatef(-x, -y, -z); // quad Quaternion p; glTranslatef(0.0f, 0.0f, -2.0f); glBegin(GL_QUADS); glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f); p = new Quaternion(0.0, -0.5, -0.5, 0.0); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 0.0, 1.0, 0.0, angle1); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 0.0, 0.0, angle2); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 1.0, 1.0, angle3); glVertex3f((float)p.i, (float)p.j, (float)p.k); p = new Quaternion(0.0, 0.5, -0.5, 0.0); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 0.0, 1.0, 0.0, angle1); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 0.0, 0.0, angle2); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 1.0, 1.0, angle3); glVertex3f((float)p.i, (float)p.j, (float)p.k); p = new Quaternion(0.0, 0.5, 0.5, 0.0); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 0.0, 1.0, 0.0, angle1); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 0.0, 0.0, angle2); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 1.0, 1.0, angle3); glVertex3f((float)p.i, (float)p.j, (float)p.k); p = new Quaternion(0.0, -0.5, 0.5, 0.0); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 0.0, 1.0, 0.0, angle1); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 0.0, 0.0, angle2); p = rotate(p.i, p.j, p.k, 1.0, 1.0, 1.0, angle3); glVertex3f((float)p.i, (float)p.j, (float)p.k); glEnd(); angle1 += 0.5f * delta; angle2 += 0.1f * delta; angle3 += 0.05f * delta; } private Quaternion rotate( double x, double y, double z, double i, double j, double k, float angle) { double phi = Math.PI/180.0*angle; double cosphi = Math.cos(phi/2.0); double sinphi = Math.sin(phi/2.0); Quaternion q = new Quaternion(cosphi, i*sinphi, j*sinphi, k*sinphi).unit(); Quaternion p = new Quaternion(0, x, y, z); return q.mul(p.mul(q.inverse())); } float mousespeed = 0.1f; private void processInput() { /* keyboard handling start */ if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_A)) { x -= 0.001f * delta; } else if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_D)) { x += 0.001f * delta; } if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_W)) { z -= 0.001f * delta; } else if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_S)) { z += 0.001f * delta; } if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_SPACE)) { y += 0.001f * delta; } else if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_LCONTROL)) { y -= 0.001f * delta; } if (Keyboard.isKeyDown(Keyboard.KEY_C)) { x = 0.0f; y = 0.0f; z = 1.0f; } /* keyboard handling end */ /* mouse handling start */ // mouse rotations if (Mouse.isGrabbed()) { int DX = Mouse.getDX(); int DY = Mouse.getDY(); camanglex -= DY * mousespeed; camangley += DX * mousespeed; // fix angles if (camanglex < -45.0f) { camanglex = -45.0f; } else if (camanglex > 45.0f) { camanglex = 45.0f; } if (camangley > 360.0f) { camangley -= 360.0f; } else if (camangley < 0.0f) { camangley += 360.0f; } } // mouse clicks while (Mouse.next()) { if (Mouse.isButtonDown(0)) Mouse.setGrabbed(true); if (Mouse.isButtonDown(1)) Mouse.setGrabbed(false); } /* mouse handling end */ } private long prevTime = Sys.getTime(); private void updateDelta() { long curr = Sys.getTime() * 1000 / Sys.getTimerResolution(); delta = (int)(curr - prevTime); prevTime = curr; } }
Прикрепленный файл | Размер |
---|---|
QuaternionRotationV2.rar | 1.24 Мб |