物体在相机周围保持距离c ++ opengl

Posted 2023-02-22

【中文标题】物体在相机周围保持距离c ++ opengl

【英文标题】：object keep his distance around camera c++ opengl

【发布时间】：2017-07-23 14:41:06

【问题描述】：

我想将对象永久保持在距相机一定距离的位置。我怎么能做这个？我试过这个：

vec3 obj_pos = -cam->Get_CameraPos() ;
obj_pos .z -= 10.0f ;
...
o_modelMatrix = glm::translate(o_modelMatrix, obj_pos);

但它不起作用；物体只是站在确定的位置上而不是移动

完整的渲染代码：

void MasterRenderer::renderPlane()             
    PlaneShader->useShaderProgram();
    glm::mat4 o_modelMatrix;
    glm::mat4 o_view = cam->Get_ViewMatrix();
    glm::mat4 o_projection = glm::perspective(static_cast<GLfloat>(glm::radians(cam->Get_fov())),
        static_cast<GLfloat>(WIDTH) / static_cast<GLfloat>(HEIGHT), 0.1f, 1000.0f);

    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(PlaneShader->ShaderProgramID, "projection"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(o_projection ));
    glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(PlaneShader->ShaderProgramID, "view"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(o_view ));

    vec3 eye_pos =  vec3(o_view [3][0], o_view [3][1], o_view [3][2]); //or cam->getCameraPosition();
    glm::vec3 losDirection = glm::normalize(vec3(0.0f, 0.0f, -1.0f) - eye_pos);

    vec3 obj_pos = eye_pos + losDirection * 1.0f;

    b_modelMatrix = scale(o_modelMatrix, vec3(20.0f));
    b_modelMatrix = glm::translate(b_modelMatrix, obj_pos );

   glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(PlaneShader->ShaderProgramID, 
   "model"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(o_modelMatrix));
    ...
    /// draw 

【参考方案1】：

也许这是从臀部拍摄的，但我想你设置了一个 lookat 矩阵，并且你的对象的位置是在世界坐标中定义的。

相机通常由眼睛位置、目标（中心）位置和向上向量定义。 相机看的方向就是视线，是眼睛位置到目标位置的单位向量。

计算视线：

glm::vec3 cameraPosition ...; // the eye position
glm::vec3 cameraTarget ...;   // the traget (center) posiiton 
glm::vec3 losDirection = glm::normalize( cameraTarget - cameraPosition );

可能相机类知道视野方向（视线），那么你可以跳过这个计算。

如果要始终将物体放置在相机前面一定距离，则物体的位置是相机的位置加上视线方向上的距离：

float distance = ...;
float objectPosition = cameraPosition + losDirection * distance;
glm::mat4 modelPosMat = glm::translate( glm::mat4(1.0f) , objectPosition );

glm::mat4 objectModelMat = ...; // initial model matrix of the object
o_modelMatrix = modelPosMat * objectModelMat;

请注意，如果对象没有进一步的变换glm::mat4(1.0f)，objectModelMat 是单位矩阵。

【讨论】：

它工作不正常。对象移动速度更快的相机。如果你向后移动，物体就会追上并超过相机。

@Nublin b_modelMatrix = glm::translate( glm::mat4(1.0f), obj_pos ) * b_modelMatrix;先定位，再模型变换。

【参考方案2】：

所以你想用相机移动物体（而不是用像相机跟随这样的物体移动相机）。如果这只是一些 GUI 的东西，你可以为它使用不同的静态视图矩阵。但是，如果您想按照您建议的方式执行此操作，那么就是这样：

定义

首先我们需要几个3D 4x4 homogenuous transform matrices（阅读链接以了解如何剖析/构造您需要的东西）。因此，让我们定义一些我们需要的矩阵：

C - 逆相机矩阵（无投影） M - 直接对象矩阵 R - 直接对象旋转

每个矩阵有4个向量X,Y,Z是它所代表的坐标系的轴，O是原点。直接矩阵表示该矩阵直接表示坐标系，而逆表示它是该矩阵的逆矩阵。

数学

所以我们要构造M，因此它被放置在d 的某个距离处，直接位于C 前面，并且具有旋转R。我假设您正在使用透视投影并且C 的查看方向是-Z 轴。所以你需要做的是计算M 的位置。这很容易，您只需这样做：

iC = inverse(C); // get the direct matrix of camera
M  = R; // set rotation of object
M.O = iC.O - d*iC.Z; // set position of object

M.O = (M[12],M[13],M[14]) 和 iC.Z = (iC.Z[8],iC.Z[9],iC.Z[10]) 因此，如果您可以直接访问您的矩阵，您可以自己执行此操作，以防 GLM 不提供元素访问。

请注意，所有这些都是针对标准 OpenGL 矩阵约定和乘法顺序的。如果您使用 DirectX 约定，则 M,R 是逆矩阵，C 是直接矩阵，因此您需要相应地更改方程式。抱歉，我不使用 GLM，所以我没有信心为您生成任何代码。

如果您也想在对象旋转上应用相机旋转，那么您需要将 M = R 更改为 M = R*iC 或 M = iC*R 这取决于您想要什么效果去实现。

【参考方案3】：

不用乘法，加法也可以

obj_pos = glm::normalize(glm::cross(vec3(0.0f, 0.0f, -1.0f), vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f)));
o_modelMatrix[3][0] = camera_pos.x;
o_modelMatrix[3][1] = camera_pos.y;
o_modelMatrix[3][2] = camera_pos.z + distance;
o_modelMatrix = glm::translate(o_modelMatrix, obj_pos);