Quaternion 기반 3D 카메라는 Quaternions 또는 Euler 각을 축적해야합니까?

Question

그래서 새로운 프로그래머를 지향하는 Quaternion 기반의 3D 카메라를 작성하여 통합하고 사용하기가 매우 쉽습니다.

처음 개발할 때 사용자 입력을 오일러 각도로 가져온 다음 해당 프레임에 대한 입력을 기반으로 한 쿼터니온을 생성했습니다. 저는 카메라의 쿼터니언을 취하여 입력을 위해 생성 한 것에 곱합니다. 그리고 이론 상으로는 입력 회전을 카메라 회전의 현재 상태에 추가하면 모든 것이 뚱뚱하고 행복 할 것입니다. Quaternions를 저장하고 추가하기 때문에 Quaternions를 축적하십시오.

그러나이 방법에 문제가 있음을 발견했습니다. 필자가 오일러 ​​각도를 1 회전 만하더라도 더 많이 사용할수록 Yaw라고 말하면 일부 반복에서는 피치라고 불리는 피어싱이 반복됩니다. 그것은 사소했지만 꽤 용납 될 수없는 것이 었습니다.

나는 오일러 각을 축적하는 것이 더 낫다는 기사를 발견 했으므로 카메라는 오일러 각으로 현재 회전을 저장하고 입력은 각 프레임에 간단히 추가됩니다. 그런 다음 회전 매트릭스를 생성하는 데 사용되는 각 프레임에서 쿼터니온을 생성합니다. 그리고 이로 인해 부적절한 축으로의 회전 출혈 문제가 해결되었습니다.

그래서 어떤 Stackoverflow 회원이이 문제에 대한 통찰력을 가지고 있습니까? 그것은 일을하는 올바른 방법입니까?

Answer 1

곱셈 쿼터니언은 부동 소수점 올림 문제 (45도와 같은 단순한 각도조차도 정확하지 않을 수도 있음)의 누적으로 인해 어려움을 겪습니다. 회전을 합성하는 가장 좋은 방법이지만, 각 쿼터니언 구성 요소의 정밀도는 시간이 지남에 따라 떨어집니다. 블리드 스루는 한 가지 부작용입니다. 시각적으로 나쁜 것은 쿼터니언이 스케일 팩터를 통합하기 시작할 수 있다는 것입니다.이를 복구하려면 어떤 경우에도 오일러 각도로 다시 정규화해야합니다. 고정 소수점 오일러 각은 반올림을 누적하지 않습니다.

프레임 당 쿼터니온을 다시 계산하는 것은 최소한입니다. 나는 그것을 최적화하려고 노력하지 않을 것이다. 정확도를 되찾기 위해 재 정규화되기 전에 아마 몇 쿼터니언을 축적 할 수는 있지만 실제로 노력할 가치는 없습니다.

Answer 2

나는 둘 다 주장했다. 내 생각에 당신이 처리해야 할 실질적인 질문은 카메라 시스템의 유연성입니다. IMO yaw는 일반적으로 3 인칭 뷰에서 더 재미 있습니다 (캐릭터의 세로 축을 중심으로 회전하기 때문에). 당신은 틀림없이 1 인칭 시점에서 수직선을 "틀"수 있지만, 실제로는 똑같은지 확신 할 수 없습니다.

그러나 프레임 당 쿼터니언을 다시 계산하는 것은 낭비라고 생각합니다. 최신 쿼터니언을 저장하고 프레임에 입력이있는 경우 더러운 것으로 표시하는 것이 더 좋을까요?

Answer 3

누적은 부정확 한 프로세스입니다. 증분 회전을 많이 누적하면 쿼터니언 또는 행렬을 사용하여 반올림 오류가 누적됩니다.

나는 다음과 같이 상상한다 : 코드를 작성하고 실행하지만 일정한 양의 탐색 후에 카메라가 성가신 이상으로 뒤틀리는 것을 발견했다. 사전에 생각하지 않은 불변성을 위반했다. 실제로, 당신은 이 회전을 축적하는을 원하지 않는다는 것을 깨달았습니다. 대신에 다른 것을하고 싶습니다.

숫자 정확도 문제보다 인터페이스 디자인 문제로 더 많이 볼 수 있습니다.기본적으로 사람들은 카메라가 피치, 요, 롤에 따라 탐색 할 것을 기대하므로 각도를 직접 제어하고 표현하도록 선택하면 많은 문제를 피할 수 있습니다.

여기서 불친절한 점은 quaterions가 중복되는 것처럼 보입니다 (이 특정 용도로는 적어도). 그래도 쿼터니언이 필요합니다. 원시 피치/요/롤 각도로 보간하는 것은 추악 할 수 있습니다. 다시 말하지만 인터페이스 디자인 문제입니다. 쿼터니언이 필요한 위치와 그 위치를 알아 내야합니다.