GLFW - 用鼠标旋转相机的视图矩阵使其旋转

Posted 2023-02-22

【中文标题】GLFW - 用鼠标旋转相机的视图矩阵使其旋转

【英文标题】：GLFW - Rotating camera's view matrix with mouse makes it spin

【发布时间】：2016-03-08 10:43:05

【问题描述】：

我使用 glfw 来获取鼠标位置，然后计算偏移量（或我在代码中标记的增量），并使用它来围绕 x 轴和 y 轴旋转相机。这一切都很好，但是，当我用鼠标做圆圈时，由于某种原因，它会使相机沿 z 轴旋转。

这是我计算鼠标 x 和 y 增量位置的代码：

void input(Window* window, float deltaTime)

    rotationMatY = Matrix44::CreateIdentity();
    rotationMatX = Matrix44::CreateIdentity();
    translationMat = Matrix44::CreateIdentity();

    float oldXPos = (float)mouseX, oldYPos = (float)mouseY;
    glfwGetCursorPos(window->getGLFWWindow(), &mouseX, &mouseY);

    float xDelta, yDelta;
    xDelta = (float)mouseX - oldXPos;
    yDelta = (float)mouseY - oldYPos;

    const float R_SPEED = 10.f;

    // Rotate the camera around with the mouse according to how much it's moved
    // since the last frame
    if (getMouseButton(window, GLFW_MOUSE_BUTTON_RIGHT))
    
        rotationMatY =
            Matrix44::CreateRotateY(DegToRad(R_SPEED * xDelta * deltaTime));
        rotationMatX =
            Matrix44::CreateRotateX(DegToRad(R_SPEED * yDelta * deltaTime));
    

然后我将相机的视图矩阵乘以生成的旋转矩阵：

void Crate_full_framework::onRender()

    view *= rotationMatY;
    view *= rotationMatX;

    ... // Other rendering code here

这是我计算 x 轴和 y 轴旋转的方法：

Matrix44 Matrix44::CreateRotateX(float angle)

    return Matrix44(1.f, 0.f,          0.f,         0.f,
                    0.f, cosf(angle),  sinf(angle), 0.f,
                    0.f, -sinf(angle), cosf(angle), 0.f,
                    0.f, 0.f,          0.f,         1.f);


Matrix44 Matrix44::CreateRotateY(float angle)

    return Matrix44(cosf(angle), 0.f, -sinf(angle), 0.f,
                    0.f,         1.f, 0.f,          0.f,
                    sinf(angle), 0.f, cosf(angle),  0.f,
                    0.f,         0.f, 0.f,          1.f);

我只是想弄清楚我的数学哪里出了问题。我很确定我必须重置相机的 y 轴方向，以便它始终在正 y 方向上，只是不知道如何到达那里。

编辑：我在这里向 YouTube 上传了一个视频：https://youtu.be/2QXKvOGHXgM，它只是展示了在旋转相机的同时盘旋鼠标会发生什么。

【问题讨论】：

无需在您的矩阵代码中寻找实际错误，只是一个小注释。我通常不会滚动我自己的矩阵/向量代码。有些库可以更好更快地做到这一点（使用 sse/neon 内在函数）。例如，只有标头 GLM library 非常流行，大多数 opengl 教程实际上都使用它作为首选实现，因为它试图与 glsl 着色器的语法紧密匹配。

感谢您的评论，我真的很想使用 glm，但不幸的是这是为了学校，所以我必须自己编写代码。

【参考方案1】：

看视频，我看到了问题。您正在寻找的是一个虚拟轨迹球。 *** 提供：

https://computergraphics.stackexchange.com/questions/151/how-to-implement-a-trackball-in-opengl

您当前使用的看起来像欧拉角，其中（除其他外）存在您刚刚遇到的问题。

来自：http://www.opengl-tutorial.org/intermediate-tutorials/tutorial-17-quaternions/

在 2 个方向之间进行平滑插值很难。简单地插值 X、Y 和 Z 角度会很丑。 应用多次旋转既复杂又不精确：您必须计算最终的旋转矩阵，并从该矩阵中猜测欧拉角 一个众所周知的问题，“万向节锁定”，有时会阻止您的旋转，以及其他会翻转您的模型的奇点 倒置。 不同的角度进行相同的旋转（例如 -180° 和 180°） 一团糟 - 如上所述，通常正确的顺序是 YZX，但如果您还使用不同顺序的库，就会有麻烦。 有些操作很复杂：例如，围绕特定轴旋转 N 度。

您可以使用四元数来简单地实现它，上面的源代码中提供了它的解释

【讨论】：

我在想这可能与欧拉角有关。我会查看您提供的链接。感谢您的回答。

【参考方案2】：

我在这里猜测，但可能你应该将整个代码置于getMouseButton(window, GLFW_MOUSE_BUTTON_RIGHT) 条件下。

    void input(Window* window, float deltaTime)
    
        // Rotate the camera around with the mouse according to how much it's moved
        // since the last frame
        if (getMouseButton(window, GLFW_MOUSE_BUTTON_RIGHT))
        

          rotationMatY = Matrix44::CreateIdentity();
          rotationMatX = Matrix44::CreateIdentity();
          translationMat = Matrix44::CreateIdentity();

          float oldXPos = (float)mouseX, oldYPos = (float)mouseY;
          glfwGetCursorPos(window->getGLFWWindow(), &mouseX, &mouseY);

          float xDelta, yDelta;
          xDelta = (float)mouseX - oldXPos;
          yDelta = (float)mouseY - oldYPos;

          const float R_SPEED = 10.f;


          rotationMatY =
                Matrix44::CreateRotateY(DegToRad(R_SPEED * xDelta * deltaTime));
          rotationMatX =
                Matrix44::CreateRotateX(DegToRad(R_SPEED * yDelta * deltaTime));
        
    

【讨论】：

对它没有太大的期望，但这是我没想到的新东西。试过了，还是不行。不过还是谢谢。

【参考方案3】：

只是用我的解决方案更新这个帖子，以便将来帮助人们。

问题是我没有在每一帧都创建一个全新的变换矩阵。我试图添加到旧的视图矩阵中，这就是相机会旋转的原因。它将采用旧的向上向量并将新向量添加到其中，这将产生旋转。所以现在的代码是这样的：

view = rotationMatTotal * translationMat;

而不是这个：

view *= rotationMatTotal * translationMat;

感谢所有回复，他们提供了丰富的信息，我学到了很多东西！