Как реализовать камеру на основе кватерниона?

ОБНОВЛЕНИЕ Ошибка здесь была довольно простой. Я пропустил преобразование радиан в градусы. Нет необходимости читать все это, если у вас есть другие проблемы.

Я посмотрел несколько уроков по этому поводу, и когда мне показалось, что я понял, я попытался реализовать камеру на основе кватерниона. Проблема в том, что он не работает правильно, после вращения в течение ок. На 10 градусов он отскакивает назад до -10 градусов. Я понятия не имею, что не так. Я использую openTK, и у него уже есть класс кватернионов. Я новичок в opengl, я делаю это просто для удовольствия и не совсем понимаю кватернионы, так что, вероятно, я делаю что-то глупое здесь. Вот некоторый код: (На самом деле почти весь код, кроме методов, которые загружают и рисуют vbo (взят из примера OpenTK, который демонстрирует vbo-s))

Я загружаю куб в VBO и инициализирую кватернион для камеры

protected override void OnLoad(EventArgs e) {
    base.OnLoad(e);

    cameraPos = new Vector3(0, 0, 7);
    cameraRot = Quaternion.FromAxisAngle(new Vector3(0,0,-1), 0);

    GL.ClearColor(System.Drawing.Color.MidnightBlue);
    GL.Enable(EnableCap.DepthTest);

    vbo = LoadVBO(CubeVertices, CubeElements);
}

Я загружаю перспективную проекцию здесь. Это загружается в начале и каждый раз, когда я изменяю размер окна.

protected override void OnResize(EventArgs e) {
    base.OnResize(e);

    GL.Viewport(0, 0, Width, Height);

    float aspect_ratio = Width / (float)Height;

    Matrix4 perpective = Matrix4.CreatePerspectiveFieldOfView(MathHelper.PiOver4, aspect_ratio, 1, 64);
    GL.MatrixMode(MatrixMode.Projection);
    GL.LoadMatrix(ref perpective);
}

Здесь я получаю последнее значение поворота и создаю новый кватернион, который представляет только последнее вращение, и умножаю его на кватернион камеры. После этого я преобразую это в осевой угол, чтобы opengl мог использовать его. (Так я понял из нескольких онлайн-уроков по кватернионам)

protected override void OnRenderFrame(FrameEventArgs e) {
    base.OnRenderFrame(e);

    GL.Clear(ClearBufferMask.ColorBufferBit | ClearBufferMask.DepthBufferBit);

    double speed = 1;
    double rx = 0, ry = 0;

    if (Keyboard[Key.A]) {
        ry = -speed * e.Time;
    }

    if (Keyboard[Key.D]) {
        ry = +speed * e.Time;
    }

    if (Keyboard[Key.W]) {
        rx = +speed * e.Time;
    }

    if (Keyboard[Key.S]) {
        rx = -speed * e.Time;
    }

    Quaternion tmpQuat = Quaternion.FromAxisAngle(new Vector3(0,1,0), (float)ry);
    cameraRot = tmpQuat * cameraRot;
    cameraRot.Normalize();

    GL.MatrixMode(MatrixMode.Modelview);
    GL.LoadIdentity();

    Vector3 axis;
    float angle;

    cameraRot.ToAxisAngle(out axis, out angle);
    //////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // THIS IS WHAT I DID WRONG: I NEED TO CONVERT FROM RADIANS TO DEGREES
    //////////////////////////////////////////////////////////////////////
    //BEFORE
    //GL.Rotate(angle, axis);
    //AFTER
    GL.Rotate(angle * (float)180.0/(float)Math.PI, axis);
    GL.Translate(-cameraPos);

    Draw(vbo);
    SwapBuffers();
}

Вот 2 изображения, чтобы объяснить лучше: я вращаюсь некоторое время и из этого:

это прыгает в это

Любая помощь приветствуется.

Update1 : я добавляю их в потоковую запись, которая записывает в файл:

    sw.WriteLine("camerarot: X:{0} Y:{1} Z:{2} W:{3} L:{4}", cameraRot.X, cameraRot.Y, cameraRot.Z, cameraRot.W, cameraRot.Length);
    sw.WriteLine("ry: {0}", ry);

Журнал доступен здесь: http://www.pasteall.org/26133/text . В строке 770 куб прыгает справа налево, когда камера поворачивается. Y меняет знаки. Я не знаю, нормально ли это.

Update2 Вот полный проект.

Хотя вы не показали необходимый код для проверки моего предположения здесь, я почти гарантирую, что ваша проблема на самом деле в этой строке:

cameraRot.ToAxisAngle(out axis, out angle);

возвращает значение угла, выраженное в радианах , в то время как

GL.Rotate(angle, axis);

хочет, чтобы угол был представлен в градусах .

Чтобы исправить это, вам нужно преобразовать значение угла при передаче его в GL.Rotate (), например так:

GL.Rotate(angle * 180.0/3.141593, axis);

Не. Может показаться, что работать с камерой, которой можно манипулировать, как с другими объектами сцены, было бы меньше, но в долгосрочной перспективе лучше иметь камеру, в которой вы можете определить положение, направление глаза и вектор вверх. Особенно, когда вы начинаете программировать модели движения, работать с кватернионами - это действительно боль.

Не знаю много о внутренностях OpenTK. По своему опыту я не видел математической библиотеки с правильной реализацией quat, которая поддерживает необходимую точность (машина), потому что все они влияют на ошибки e ^ 2-e ^ 3. Таким образом, эффект, который вы видите: точность (и значение эпсилона) составляет около 10 ^ -5, и она «прыгает» около нуля. Это мое предположение :)