OpenGL，第一人称相机翻译

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL，第一人称相机翻译

【英文标题】：OpenGL, First Person Camera Translation

【发布时间】：2017-10-01 03:11:07

【问题描述】：

我一直想知道如何让我的 FPS 相机根据相机的方向基本向前和向后移动，但我一直失败得很惨，我想知道如何以最佳方式做到这一点，就像现在我的代码是在我的三角形后面切换方向（w 变成 s 并且 s 变成 w）并且通常不起作用（移动有时，对角线而不是向前），旋转完美，但平移搞砸了我的矩阵......

void glfwCursorCallback(GLFWwindow* window, double x, double y) 
    camera.rx += (x - camera.lcx) * 0.01f;
    camera.ry += (y - camera.lcy) * 0.01f;
    kmMat4RotationYawPitchRoll(&camera.mat, camera.ry , camera.rx, 0.0f);
    camera.lcx = x;
    camera.lcy = y;

...
kmMat4PerspectiveProjection(&projection, 90.0f, aspect, 0.1f, 1000.f);
float x = 0.0f, y = 0.0f, z = -1.0f;
while(!glfwWindowShouldClose(window)) 
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_W) == GLFW_PRESS) 
        /* pitch - ry */
        x += 0.1*sin(camera.ry)*cos(camera.rx);
        y += 0.1*sin(camera.ry)*sin(camera.rx);
        z += 0.1*cos(camera.ry);
    
    if(glfwGetKey(window, GLFW_KEY_S) == GLFW_PRESS) 
        x -= 0.1*sin(camera.ry)*cos(camera.rx);
        y -= 0.1*sin(camera.ry)*sin(camera.rx);
        z -= 0.1*cos(camera.ry);
    

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    kmMat4Translation(&transform, x, y, z);
    kmMat4Multiply(&object, &camera.mat, &transform);
    kmMat4Multiply(&final, &projection, &object);
    glUniformMatrix4fv(shader.mpm, 1, GL_FALSE, final.mat);
    ...

我不知道怎么做，因为我以前从来没有做过，所以我希望这里有经验的人能给我一些建议！

编辑：目的是让相机根据方向向前移动。此外，如果我省略 x、y 并将 z 设置为 +- 0.1...，它也能完美运行...所以这不是矩阵乘法的问题

【参考方案1】：

虽然在世界中 X 轴指向右侧，Y 轴指向前方，Z 轴指向顶部，但在视口中 X 轴指向左侧，Y 轴向上，Z 轴不在视图中（注意在右手系统中，Z 轴是 X 轴和 Y 轴的叉积）。

因此，必须首先将场景参考系统中的每个点和每个矢量转换为视口坐标。这可以通过下表轻松处理：

 x  y  z
--------
 1  0  0  | x' =  x
 0  0  1  | y' =  z
 0 -1  0  | z' = -y

此外，您必须逐步更改相机矩阵，而不是总结运动和旋转。这意味着您必须计算当前移动和当前旋转矩阵。将移动和旋转应用到相机并保持相机用于循环的下一个循环。在循环的下一个循环中，您必须使用上一个循环中操纵的相机，并且您必须应用新的移动和旋转。这会导致相机增量变化，始终基于其当前位置和方向。

你的代码应该是这样的：

double currenYaw    = 0.0;
double currentPitch = 0.0;
double currentX     = 0.0;
double currentY     = 0.0;

void glfwCursorCallback( GLFWwindow* window, double x, double y )

    currenYaw    += (x - currentX) * 0.01;
    currentPitch += (currentY - y) * 0.01;
    currentX      = x;
    currentY      = y;

glfwGetCursorPos( _wnd, &currentX, &currentY );
while(!glfwWindowShouldClose(window)) 

    float x = 0.0f, y = 0.0f, z = 0.0f;
    if ( glfwGetKey(_wnd, GLFW_KEY_W) == GLFW_PRESS )
        y = 0.1f;
    if ( glfwGetKey(_wnd, GLFW_KEY_S) == GLFW_PRESS ) 
        y = -0.1f;
    if ( glfwGetKey(_wnd, GLFW_KEY_D) == GLFW_PRESS )
        x = 0.1f;
    if ( glfwGetKey(_wnd, GLFW_KEY_A) == GLFW_PRESS ) 
        x = -0.1f;
    if ( glfwGetKey(_wnd, GLFW_KEY_Q) == GLFW_PRESS )
        z = -0.1f;
    if ( glfwGetKey(_wnd, GLFW_KEY_E) == GLFW_PRESS ) 
        z = 0.1f;

    // movment
    kmMat4 yaw_matrix; 
    kmMat4Translation( &transform, x, z, -y );

    // yaw
    kmMat4 yaw_matrix;
    kmMat4RotationY( &yaw_matrix, currenYaw );
    currenYaw = 0.0;

    // pitch
    kmMat4 pitch_matrix;
    kmMat4RotationX( &pitch_matrix, currentPitch );
    currentPitch = 0.0;

    // roatation = pitch_matrix * yaw_matrix
    kmMat4 roatation;
    kmMat4Multiply( &roatation, &yaw_matrix, &yaw_matrix );

    // change the camera matrix incrementally
    kmMat4Multiply( &camera.mat, &transform, &camera.mat );
    kmMat4Multiply( &camera.mat, &roatation, &camera.mat );

    ....

进一步了解：

Transform the modelMatrix Stretching Issue with Custom View Matrix OpenGL transforming objects with multiple rotations of Different axis

【讨论】：

我想向相机移动，并将该值存储更多次 (x,y,z) 我不只是想在轴上移动一个固定的量，我是已经做得很好了

您的“解决方案”使三角形成为世界的中心，相机围绕它旋转，所以不是我要找的东西，我正在寻找 FP 相机