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【OSG学习笔记】Day 5: 坐标系与变换节点（Transform）

news 来源：原创 2025/4/22 5:39:14

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在前面的学习中，我们对 OpenSceneGraph（OSG）有了基础的认识。

今天，我们将深入探讨 OSG 中的坐标系和变换节点（Transform），并通过平移、旋转、缩放模型以及父子节点层级变换的实战操作，加深对这些概念的理解。

坐标系

1. 基础坐标系

在 OSG 里，使用的是右手坐标系。

右手坐标系遵循右手定则：伸出右手，让大拇指指向 X 轴正方向，食指指向 Y 轴正方向，那么中指所指的方向就是 Z 轴正方向。

了解这个坐标系对于理解模型的变换非常关键，因为所有的平移、旋转和缩放操作都是基于这个坐标系进行的。

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2. 局部坐标系（Local Coordinate System）

又称模型坐标系（Model Coordinate System），是每个物体 / 模型自身固有的坐标系，其原点和轴向由建模时的定义决定。

原点：通常位于模型的几何中心、顶点或其他自定义位置（如机械零件的装配基准点）。

轴向：建模软件中默认的轴向（如 Blender 的 Z 轴向上，3ds Max 的 Y 轴向上），需根据引擎要求调整（如 OSG 默认使用右手坐标系，X 轴向右，Y 轴向上，Z 轴向屏幕外）。

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3. 世界坐标系（World Coordinate System）

又称全局坐标系（Global Coordinate System），是场景中唯一的统一坐标系，用于确定所有物体的全局位置和方向。

原点：通常定义为场景的中心（如虚拟城市的原点设在广场中心），或根据需求自定义（如游戏场景的原点设在玩家出生点）。

轴向：遵循右手坐标系规则（如 OSG 中 X 轴向右，Y 轴向上，Z 轴向屏幕外），与局部坐标系保持一致以避免变换混乱。

基础变换实战

变换节点（osg::Transform）

变换节点是 OSG 中用于对模型进行平移、旋转和缩放等操作的重要节点类型。

最常用的变换节点是 osg::MatrixTransform和osg::PositionAttitudeTransform:

osg::PositionAttitudeTransform // 通过位置/姿态直接控制
osg::MatrixTransform           // 通过矩阵直接控制

平移变换

平移是指在坐标系中沿着某个方向移动模型。

以下是一个简单的示例代码：

// PositionAttitudeTransform方式
// 创建可变换节点
osg::ref_ptr<osg::PositionAttitudeTransform> pat = new osg::PositionAttitudeTransform();
pat->setPosition(osg::Vec3(5.0f, 0.0f, 0.0f)); // X方向平移5个单位
`
// MatrixTransform方式
osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> transMT = new osg::MatrixTransform();
transMT->setMatrix(osg::Matrix::translate(5.0, 0.0, 0.0)); // 直接设置变换矩阵

旋转变换

旋转是指围绕某个轴旋转模型。

以下是一个简单的示例代码：

// PositionAttitudeTransform方式
// 创建可变换节点
osg::ref_ptr<osg::PositionAttitudeTransform> rotatePAT = new osg::PositionAttitudeTransform();
rotatePAT->setAttitude(osg::Quat(osg::DegreesToRadians(45.0), osg::Vec3d(0,0,1)));// MatrixTransform方式
sg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> rotateMT = new osg::MatrixTransform();
rotateMT->setMatrix(osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(45.0), osg::Vec3d(0,0,1))
);

缩放变换

缩放是指改变模型的大小。

以下是一个简单的示例代码：

// PositionAttitudeTransform方式
osg::ref_ptr<osg::PositionAttitudeTransform> scalePAT = new osg::PositionAttitudeTransform();
scalePAT->setPosition(osg::Vec3d(0.0, 0.0, 2.0));
scalePAT->setScale(osg::Vec3d(1.0, 2.0,