OpenGL相机/方向向量

Question

OpenGL相机/方向向量

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我是一名有用的助手，可以翻译文本。

我一直在尝试弄清楚这个教程中的两部分代码的作用：键盘和鼠标。

具体来说：

// Direction : Spherical coordinates to Cartesian coordinates conversion
glm::vec3 direction(
    cos(verticalAngle) * sin(horizontalAngle),
    sin(verticalAngle),
    cos(verticalAngle) * cos(horizontalAngle)
);

并且

// Right vector
glm::vec3 right = glm::vec3(
    sin(horizontalAngle - 3.14f/2.0f),
    0,
    cos(horizontalAngle - 3.14f/2.0f)
);

我不明白第一个是如何从球面坐标转化为笛卡尔坐标的。当我查阅资料时，得到的结果是：

x = r * sin(theta) * cos(phi)
y = r * sin(theta) * sin(phi)
z = r * cos(theta)

我已经阅读了欧拉角、轴角和四元数的相关内容，但是这些都没有让我明白这段代码在做什么，或者说我无法理解我所读到的内容。 ;)

对于第二个问题，右向量不应该只是在方向向量的右侧90度吗？

- stewsims

你是将这些值传递给类似于gluLookAt（...）的东西，还是它们构成了您矩阵的基础？“向右90度”的概括之所以不起作用，是因为它可能与您的上向量平行，然后您就有了退化的3D空间。gluLookAt（...）实际上在计算叉积后重新正交化基向量，这样输入的上向量和前向量就不必在90度处产生工作视图矩阵。 - Andon M. Coleman

在最终位置，向前和向上的参数会被传递给glm::lookAt()函数。 - stewsims

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- AudioGL · Accepted Answer

这与教程制作者有很大关系，他决定使用球坐标来生成观察角度。他的方法很有趣，但请记住您可以自己想出其他方法！

// Direction : Spherical coordinates to Cartesian coordinates conversion
glm::vec3 direction(
    cos(verticalAngle) * sin(horizontalAngle),
    sin(verticalAngle),
    cos(verticalAngle) * cos(horizontalAngle)
);

这个看起来与你查阅的公式不同的原因是，它是相同的思路，但转换到了不同的空间。作者只是希望当 verticalAngle == 0 && horizontalAngle == 0 时，摄像机视角是“正前方”。

自己解决吧！

x = cos(0) * sin(0) = 0
y = sin(0)          = 0
z = cos(0) * cos(0) = 1

因此，在这种情况下，相机的“观察”向量直接指向z轴，对于典型的OpenGL应用程序而言，通常被认为是直线（即：Y轴通常是上下）。

尝试计算不同的角度，看看相机的“观察”向量如何旋转。

在第二个实例中，作者在公式中进行了一些自由，定义了一种只在第一人称游戏/应用程序中有用的方式。在某些3D情况下，相机可以以不同的方式定位（例如飞行模拟器）。无论如何，它仍然是相同的想法。作者只是根据自己的需要调整球面坐标。

就我个人而言，我更喜欢使用欧拉角来处理相机角度。设置起来需要做一些矩阵数学，但这是解决同样问题的不同方法。但在超出典型FPS游戏的情况下，这可能更有用。