Vulkan中绕非Z轴旋转三角形出现变形的问题排查

核心问题 #

你当前的实现存在两个关键错误，直接导致绕X轴旋转时出现变形和显示不完整：

1. 累积旋转引发的浮点数精度丢失
   你在update函数中，每帧都对已经旋转过的顶点重复应用同一个旋转矩阵，相当于反复叠加旋转操作。浮点数的精度是有限的，多次累积计算后，顶点坐标会出现不可忽视的误差，这些误差会破坏三角形顶点的相对位置关系，最终表现为“拆分变形”。

2. 绕X轴旋转时顶点Z坐标超出裁剪空间
   原始顶点的Z坐标均为0，绕X轴旋转时，顶点的Y分量会转化为Z分量。随着旋转角度不断累积，顶点的Z坐标会逐渐超出Vulkan默认的裁剪范围（NDC空间的Z轴通常为[-1,1]区间），超出范围的顶点会被GPU裁剪器丢弃，导致三角形显示不完整。

而绕Z轴旋转时，顶点的Z坐标始终保持为0，不会触发裁剪逻辑，因此旋转表现正常。

修复方案 #

正确的做法是保留原始顶点数据，将顶点变换逻辑移至顶点着色器中完成，避免直接修改顶点数据：

1. 保存顶点的初始位置，绝对不要在update函数中修改它们；
2. 用一个变量记录总旋转角度，每帧递增（例如totalRotX += glm::radians(1.0f)）；
3. 每帧基于总角度重新计算模型矩阵：

obj.model = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), totalRotX, glm::vec3(1,0,0));

4. 在顶点着色器中结合模型、视图、投影矩阵完成顶点变换：

#version 450 core
layout(location = 0) in vec3 inPosition;
layout(location = 1) in vec4 inColor;

uniform mat4 u_model;
uniform mat4 u_view;
uniform mat4 u_proj;

layout(location = 0) out vec4 outColor;

void main() {
    gl_Position = u_proj * u_view * u_model * vec4(inPosition, 1.0);
    outColor = inColor;
}

这种方式既避免了浮点数累积误差的问题，又能让GPU高效完成顶点变换，同时只要投影矩阵设置正确，就不会出现顶点被裁剪的情况。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Christopher Weronski