<think>我们讨论的是如何通过修改顶点坐标和纹理坐标来实现90度旋转，并使用glBufferData更新数据。关键点：1.顶点坐标的旋转：绕原点逆时针旋转90度的变换矩阵为：|0-1||10|对于每个顶点(x,y)，新的坐标为(-y,x)。如果顶点是3D的，z坐标不变。2.纹理坐标的处理：一般情况下，如果我们只旋转顶点，而纹理坐标不变，那么纹理会随着顶点旋转。但是，如果我们希望纹理本身也旋转90度，那么需要修改纹理坐标。纹理坐标的旋转：类似地，将纹理坐标(u,v)旋转90度后，新的坐标应该是(v,1.0-u)或者(u,v)->(v,u)并调整方向？但实际上，常见的需求可能是旋转整个矩形（包括纹理）90度，所以纹理坐标也需要相应旋转。注意：旋转90度后，纹理可能会颠倒，因此可能需要调整。一个常见的纹理旋转90度（逆时针）的变换是：u_new=vv_new=1.0-u为什么是1.0-u？因为纹理坐标的原点在左下角，旋转90度后，原来的左下角会变成右下角？但实际上，我们可以这样考虑：将纹理坐标看作一个点，绕纹理坐标中心(0.5,0.5)旋转90度。但简单起见，如果原始纹理坐标是(u,v)，逆时针旋转90度后，我们可以这样计算：u_new=vv_new=1.0-u这个变换实际上是将纹理坐标从(u,v)变成(v,1-u)，相当于先关于y轴翻转（即u坐标取反）再旋转90度？实际上，直接旋转90度而不翻转应该是：u_new=v,v_new=1-u？这里有一个常见的做法：如果不调整，旋转后纹理会是颠倒的，因此需要上下翻转。所以更常见的做法是旋转后再加上一次翻转。但如果我们只做90度旋转并且希望正确显示，可以使用上面的公式。不过，根据之前用户提到的，在引用中并没有关于纹理旋转的具体做法，但是用户在上次对话中我们给出过纹理旋转90度的公式：将纹理坐标旋转90度（以左上角为原点）：u_new=original_v;v_new=1.0-original_u;但注意：OpenGL纹理坐标原点在左下角。如果我们有一个矩形，其纹理坐标是左下角(0,0),右下角(1,0),左上角(0,1),右上角(1,1)。逆时针旋转90度后，原来的左下角(0,0)应该变成左上角(0,1)？不对，应该是变成右下角(1,0)？我们画图：原始四个顶点纹理坐标：A(0,0)--左下B(1,0)--右下C(0,1)--左上D(1,1)--右上旋转90度后，我们希望：A(0,0)->(0,1)->左上角B(1,0)->(0,0)->左下角C(0,1)->(1,1)->右上角D(1,1)->(1,0)->右下角但是按上面公式：u_new=v,v_new=1.0-uA(0,0):u_new=0,v_new=1-0=1->(0,1)左上角->正确，对应原始C的位置B(1,0):u_new=0,v_new=1-1=0->(0,0)左下角->正确，对应原始A的位置C(0,1):u_new=1,v_new=1-0=1->(1,1)右上角->正确，对应原始D的位置D(1,1):u_new=1,v_new=1-1=0->(1,0)右下角->正确，对应原始B的位置这样旋转后，四个点的纹理坐标仍然对应整个纹理，并且旋转了90度。然而，如果只是旋转顶点而不旋转纹理坐标，那么纹理会随着顶点旋转，但不会出现撕裂，只是方向变了。这里我们要实现整个矩形（包括纹理）旋转90度，所以需要同时修改顶点坐标和纹理坐标。步骤：1.获取原始顶点数据（包括位置和纹理坐标）2.对每个顶点，修改其位置（应用旋转矩阵）3.对每个顶点，修改其纹理坐标（应用旋转公式）4.使用glBufferData将新数据上传到GPU注意：顶点位置旋转后，矩形的位置也会旋转。如果原始矩形是绕其中心旋转，则需要先平移到原点，旋转后再平移回来。但一般我们这里讨论的是绕原点（0,0）旋转。如果矩形不在原点，那么旋转后位置会改变。所以通常我们会在模型矩阵中进行这样的变换。但按照用户要求，我们直接修改顶点坐标。示例：假设我们有一个矩形（两个三角形组成），原始顶点数据为：顶点位置（x,y,z）和纹理坐标（u,v）交替存储一个顶点6个值（x,y,z,u,v）？或者可能是分开的？但通常我们会交错存储在一个数组。假设数据格式为：[x1,y1,z1,u1,v1,x2,y2,z2,u2,v2,...]但注意：为了简单，我们考虑每个顶点有5个属性：x,y,z,u,v（即位置是3D，纹理是2D）。那么每个顶点占5个float。旋转操作：对于位置：x_new=-y_old;y_new=x_old;z_new=z_old对于纹理：u_new=v_old;v_new=1.0f-u_old然后更新整个顶点缓冲区。代码示例：假设已经有一个顶点数组，每个顶点包含位置(x,y,z)和纹理坐标(u,v)。我们生成一个新的顶点数组，并应用变换。注意：原始顶点数组可能是多个顶点，我们需要遍历每一个。</think>
### 通过 `glBufferData` 实现90度旋转的完整方案
#### 1. 90度旋转变换原理
绕 Z 轴旋转90度的顶点变换矩阵为：
$$
\begin{bmatrix}
0 & -1 & 0 \\
1 & 0 & 0 \\
0 & 0 & 1
\end{bmatrix}
$$
顶点坐标变换公式：
$$
\begin{cases}
x_{\text{new}} = -y_{\text{old}} \\
y_{\text{new}} = x_{\text{old}} \\
z_{\text{new}} = z_{\text{old}}
\end{cases}
$$
纹理坐标变换公式（避免镜像）：
$$
\begin{cases}
u_{\text{new}} = v_{\text{old}} \\
v_{\text{new}} = 1.0 - u_{\text{old}}
\end{cases}
$$
#### 2. 顶点数据结构
假设使用交错存储格式：
```cpp
struct Vertex {
float x, y, z; // 位置坐标
float u, v; // 纹理坐标
};
```
#### 3. C++ 实现代码
```cpp
// 1. 准备原始顶点数据
const int vertexCount = 4; // 矩形顶点数
Vertex originalVertices[] = {
// 位置 // 纹理坐标
{-0.5f, -0.5f, 0.0f, 0.0f, 0.0f}, // 左下
{ 0.5f, -0.5f, 0.0f, 1.0f, 0.0f}, // 右下
{ 0.5f, 0.5f, 0.0f, 1.0f, 1.0f}, // 右上
{-0.5f, 0.5f, 0.0f, 0.0f, 1.0f} // 左上
};
// 2. 创建旋转后顶点数组
Vertex rotatedVertices[vertexCount];
// 3. 应用旋转变换
for (int i = 0; i < vertexCount; ++i) {
// 位置旋转90度
rotatedVertices[i].x = -originalVertices[i].y;
rotatedVertices[i].y = originalVertices[i].x;
rotatedVertices[i].z = originalVertices[i].z;
// 纹理坐标旋转
rotatedVertices[i].u = originalVertices[i].v;
rotatedVertices[i].v = 1.0f - originalVertices[i].u;
}
// 4. 更新缓冲区数据
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo); // 绑定顶点缓冲对象[^2]
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER,
sizeof(rotatedVertices),
rotatedVertices,
GL_DYNAMIC_DRAW); // 动态更新标志
// 5. 配置顶点属性指针
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE,
sizeof(Vertex), (void*)0); // 位置属性[^2]
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE,
sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, u)); // UV属性[^2]
glEnableVertexAttribArray(1);
// 6. 绘制旋转后的矩形
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_FAN, 0, vertexCount); // 使用三角形扇绘制矩形
```
#### 4. 关键注意事项
1. **顶点属性配置**：
- 确保 `glVertexAttribPointer` 的参数与数据结构匹配
- 位置属性 stride 应为 `5*sizeof(float)`，纹理属性指针偏移应为 `(void*)(3*sizeof(float))`[^2]
2. **动态更新优化**：
- 频繁更新时使用 `GL_DYNAMIC_DRAW` 标志
- 避免每次旋转都创建新数组，可复用内存空间
- 仅更新变化部分时使用 `glBufferSubData` 替代 `glBufferData`
3. **绕中心旋转**：
若需绕几何中心旋转，需先平移到原点：
```cpp
float centerX = 0.0f, centerY = 0.0f; // 计算中心点
// 应用平移和旋转复合变换：
rotatedVertices[i].x = -(y_old - centerY) + centerX;
rotatedVertices[i].y = (x_old - centerX) + centerY;
```
#### 5. 替代方案比较
| 方法 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|------|------|------|---------|
| `glBufferData` 修改顶点 | 无需着色器修改 | CPU开销大 | 静态旋转/移动端 |
| 顶点着色器旋转 | GPU加速 | 需矩阵计算逻辑 | 动态旋转/复杂变换[^3] |
| 实例化渲染 | 高效批量处理 | 实现复杂 | 重复对象绘制[^1] |
> **性能建议**：对于动态旋转动画，应在顶点着色器中实现：
> ```glsl
> uniform mat4 rotationMatrix;
> void main() {
> gl_Position = rotationMatrix * vec4(aPos, 1.0);
> }
> ```
#### 6. 常见问题解答
**Q1: 旋转后纹理变反怎么解决？**
A: 使用正确的纹理坐标变换：
```cpp
// 修正版纹理旋转
rotatedVertices[i].u = originalVertices[i].v;
rotatedVertices[i].v = 1.0f - originalVertices[i].u;
```
**Q2: 模型旋转后消失的原因？**
A: 检查：
1. 顶点是否被旋转到裁剪空间外
2. 深度缓冲区配置是否正确
3. 旋转后模型是否超出近裁剪平面
**Q3: 法线向量需要旋转吗？**
A: 是，法线需应用相同的旋转矩阵：
```cpp
// 法线旋转（需单独处理）
normal_new = mat3(rotationMatrix) * normal_old;
```
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