Question

在OpenGL中，我正在尝试创建一个免费的飞行摄像头。我的问题是Y轴上的旋转。摄像机应始终在Y世界轴上旋转，而不是在本地方向上旋转。我尝试了几次矩阵乘法，但都没有结果。与

camMatrix = camMatrix  * yrotMatrix

沿着本地轴旋转相机。

camMatrix = yrotMatrix * camMatrix

沿着世界轴旋转相机，但始终围绕原点旋转。但是，旋转中心应该是相机。有人有点想法吗？

Answer 1

3D编程的一个比较棘手的方面就是正确地进行复杂的转换。

在OpenGL中，每个点都用模型/视图矩阵转换，然后用投影矩阵转换。

模型视图矩阵获取每个点并将其从相机的视角转换到应该的位置。投影矩阵转换点的坐标，以便X和Y坐标可以轻松地映射到窗口。

要使模式/视图矩阵正确，您必须从单位矩阵（不改变顶点的矩阵）开始，然后对相机的位置和方向应用变换，然后为对象的位置和方向应用< em>按相反顺序。

您需要记住的另一件事是，旋转总是关于以原点（0,0,0）为中心的轴。因此，当你为相机应用旋转变换时，无论你是转动它（就像你转过头）或绕着原点绕轨道运行它绕地球轨道运行Sun）取决于您之前是否已应用翻译转换。

因此，如果你想旋转和环绕相机，你需要：

应用旋转以定向相机
应用翻译来定位
将旋转应用于围绕原点旋转的相机
（可选）应用平移将相机移动到其设定方向，以将其移动到围绕（0,0,0）以外的点的轨道运行。

如果您想要将相机指向不是（0,0,0）的点并且还以该设定距离绕该点运行，那么事情会变得更加复杂，同时还能够俯仰或偏航相机。有关WebGL中的示例，请参阅here。寻找GLViewerBase.prototype.display。

Red Book covers transforms in much more detail。

另请注意gluLookAt，您可以使用它来将相机指向，而无需使用旋转。

Answer 2

您可能会发现创建一个存储位置和正交n，u和v轴的相机类，并适当地旋转它们，而不是使用矩阵执行此操作。例如见：

https://github.com/sgolodetz/hesperus2/blob/master/Shipwreck/MapEditor/GUI/Camera.java

和

https://github.com/sgolodetz/hesperus2/blob/master/Shipwreck/MapEditor/Math/MathUtil.java

然后你写下这样的话：

if(m_keysDown[TURN_LEFT])
{
    m_camera.rotate(new Vector3d(0,0,1), deltaAngle);
}

在设置相机视图时，您可以：

gl.glLoadIdentity();
glu.gluLookAt(m_position.x, m_position.y, m_position.z,
              m_position.x + m_nVector.x, m_position.y + m_nVector.y, m_position.z + m_nVector.z,
              m_vVector.x, m_vVector.y, m_vVector.z);

如果您想知道如何围绕像(0,0,1)这样的任意轴进行旋转，请参阅上面代码中的MathUtil.rotate_about_axis。

Answer 3

如果您不想基于前一帧中的相机进行变换，我的建议可能就是抛弃矩阵复合并在每帧重新计算它。我不认为有一种方法可以用单个矩阵做你想要的，因为它存储了平移和旋转。

我想如果你只想要一个俯仰/偏航相机，只需将这些值存储为两个浮点数，然后根据它重建矩阵。也许像伪代码那样：

onFrameUpdate() {
  newPos = camMatrix * (0,0,speed) //move forward along the camera axis
  pitch += mouse_move_x;
  yaw += mouse_move_y;

  camMatrix = identity.translate(newPos)
  camMatrix = rotate(camMatrix, (0,1,0), yaw)
  camMatrix = rotate(camMatrix, (1,0,0), pitch)
}

Answer 4

沿着世界轴旋转相机，但始终围绕原点旋转。但是，旋转中心应该是相机。有人有点想法吗？

我假设矩阵以这种方式存储在内存中（如果矩阵是线性1d数组，则数字表示元素索引）：

0   1   2   3    //row 0
4   5   6   7    //row 1
8   9   10  11   //row 2
12  13  14  15   //row 3

<强>解决方案：

将最后一行相机矩阵存储在临时变量中。
将相机矩阵的最后一行设置为（0,0,0,1）
使用camMatrix = yrotMatrix * camMatrix
从临时变量恢复相机矩阵的最后一行。

OpenGL相机旋转

4 个答案: