计算lookAt矩阵不起作用？

Posted 2023-02-21

【中文标题】计算lookAt矩阵不起作用？

【英文标题】：Calculating lookAt matrix is not working out?

【发布时间】：2014-02-05 19:43:57

【问题描述】：

我正在尝试在光空间中为我的场景建模，作为我的阴影贴图的准备，但是我非常困惑。

在我的着色器中计算位置的行：gl_Position = light_projection_matrix * light_view_matrix * light_model_matrix * position;，其中位置是由 3 个浮点数给出的模型坐标（在我的情况下等于世界坐标），我将其读取为vec4，这部分已经证明工作。

现在我将以下用 Java 编码的代码用于我的矩阵：

lightModelMatrix.identity().multiply(modelMatrix);
lightViewMatrix.identity().lookAt(new Vector3f(-20f, 7.5f, -20f), Vector3f.O, Vector3f.Y);
lightProjectionMatrix.identity().frustum(-1f, 1f, -1f, 1f, -200f, 200f);

modelMatrix 是 identity()

我认为问题在于lookAt 矩阵正在改变我的向量的.w 分量，我不确定这是否应该发生，我只知道投影矩阵必须 计算一个.w 组件。

这是我lookAt的代码：

public Matrix4f lookAt(final Vector3f eye, final Vector3f at, final Vector3f up) 
    Vector3f zAxis = at.subtract(eye).normalized();
    Vector3f xAxis = up.cross(zAxis).normalized();
    Vector3f yAxis = zAxis.cross(xAxis);
    return multiply(
        xAxis.getX(),   xAxis.getY(),   xAxis.getZ(),   -xAxis.dot(eye),    //X column
        yAxis.getX(),   yAxis.getY(),   yAxis.getZ(),   -yAxis.dot(eye),    //Y column
        zAxis.getX(),   zAxis.getY(),   zAxis.getZ(),   -zAxis.dot(eye),    //Z column
        0.0f,           0.0f,           0.0f,           1.0f                //W column
    );

我的代码中的所有矩阵都按列主顺序定义。

另外，调试在顶点着色器中计算的gl_Position 以查看是否存在问题的好方法是什么？

【参考方案1】：

在投影矩阵中，近/远值都应该是正数。

在视图矩阵中，您的zAxis 应该指向后方（从目标到眼睛），因此(xAxis, yAxis, zAxis) 是右手正交基：

    Vector3f zAxis = eye.subtract(at).normalized();

通过此修改，此矩阵的其余计算似乎正确。有关“查看”矩阵的完整推导，请参阅this answer。

另外，调试在顶点着色器中计算的 gl_Position 以查看是否存在问题的好方法是什么？

在这种情况下，最简单的方法是从模型中获取一个顶点（或几个顶点，或其边界框），然后在软件中应用在顶点着色器中完成的转换。然后检查结果，看看它是否有意义（在视锥体内，在正确的距离等......）。

【讨论】：

试过了，还是不行，需要再调试一下。

将位置传递给片段着色器并将其用作颜色以查看顶点的位置。 （编辑：更偏红色意味着正 x 轴，更偏绿色意味着正 y ......您还可以缩放它以避免负值出现黑色，并且您可以使用模型或世界坐标，具体取决于您要检查的内容）

@SebastianHöffner 这种方法假设生成的顶点属于可见图元。在将任何信息传递给片段着色器进行调试之前，您应该真正确保某些内容最终会被光栅化。否则是的，这将是调试gl_Position 的下一步。