如何从视图矩阵中获取当前相机位置？

Question

我已经实现了一个简单的弧形球相机，并且它运行良好。当我使用鼠标时，我通过滚动、俯仰和偏航更新视图矩阵。

但是，为了正确计算镜面反射，我需要当前摄像机在世界空间中的位置，而这个位置并没有在应用旋转时被更新。

你们知道如何从视图矩阵中检索出当前位置吗？或者还有其他方法可以更新它吗？

- Bartosz Boczula

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这是一个ModelView矩阵吗？如果是的话，请参见https://www.opengl.org/discussion_boards/showthread.php/178484-Extracting-camera-position-from-a-ModelView-Matrix - Arnav Borborah

不确定你所说的ModelView矩阵是什么意思 :P 我所指的View矩阵是DirectX::XMMatrixLookAtLH(position, target, up)的结果。 - Bartosz Boczula

我添加了一些调试输出，但结果不对。以下是位置信息： BaseCamera::updateVewMatrix()：位置 6.000000,6.000000-10.000000 0.000000 这是视图矩阵： [[-0.000000][0.000000][1.000000][0.000000]] [0.000000][1.000000][0.000000][0.000000]] [[-1.000000][0.000000][-0.000000][0.000000]] [[0.000000][0.000000][19.999998][1.000000]] - Bartosz Boczula

所以我猜这不仅仅是简单的“获取第三行”的情况。 - Bartosz Boczula

Answer 1

你有几个简单的选择：

1. 通过调用XMMatrixInverse或D3DXMatrixInverse反转视图矩阵，以获取“CameraWorld”矩阵。然后它的(_41,_42,_43)元素将是位置向量。

2. 反转视图矩阵（与上次一样），但不是读取forth roe，而是使用XMMatrixDecompose或D3DXMatrixDecompose来获取相机位置和方向。

一个好主意是将View和InvView矩阵都保存在程序内存中，以便快速访问这些信息：矩阵反转计算代价昂贵。

• 视图矩阵仅仅是相机世界矩阵的反向变换（只是忽略系统的左手或右手性质）。

- Sprimesson

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矩阵将被存储为XMMATRIX，以便编译器将其存储为高速CPU浮点寄存器（参见SSE，3DNow!，NEON等）。您可以使用XMStoreFloat4x4将XMMATRIX转换为XMFLOAT4X4（并使用XMLoadStoreFloat4x4相反）。 - Sprimesson

绝对不可以。如果你是一个刚入门的程序员，那么应该将它们转换为XMFLOAT4X4并进行简单的计算。但是如果计算复杂且繁重，你必须使用XMMATRIX来执行它们。 - Sprimesson

请注意，XMMATRIX变量通常不存储在RAM中。因此，请勿对它们进行有趣的引用/取消引用操作！如果您想将数据存储在RAM上，必须使用XMFLOAT4X4或XMFLOAT4X4A（后者速度更快，但在使用时应小心）。 - Sprimesson

在您的情况下，将其转换为XMFLOAT4X4是一个好习惯（同时您可以使用m.r[3]获取反转XMMATRIX的第四行，并直接将其转换为XMFLOAT3，从而获得您想要的内容）。 - Sprimesson

你可能会发现，使用 DirectX Tool Kit 中的 SimpleMath 包装器更容易，它可以处理所有的 XMLoadFloat4x4 / XMStoreFloat4x4 等 C++ 运算符，非常适合简化使用，特别是对于新手来说，这样做可以避免使用 SIMD 数学库时的困难。 - Chuck Walbourn