GLM相机的X、Y旋转引入Z旋转的问题

Question

所以我在使用GLM库编写OpenGL和C++相机时遇到了问题。我的目标是实现一种可以轻松探索3D世界的飞行相机。我已经成功地让相机工作，它非常流畅，可以环顾四周，移动看起来也非常正确。

唯一的问题是，沿着相机的X和Y轴旋转（上下看）会引入一些关于Z轴的旋转。这导致在移动过程中世界会略微倾斜。

例如...如果我在相机前方有一个正方形，并将相机以圆形运动移动，就好像你在围绕着头看圈，一旦运动完成，方块就会稍微倾斜，就好像你已经歪了头一样。

我的相机目前是一个组件，可以附加到场景中的对象/实体上。每个实体都有一个“Frame”，这基本上是该实体的模型矩阵。Frame包含以下属性：

glm::mat4 m_Matrix;
glm::vec3 m_Position;
glm::vec3 m_Up;
glm::vec3 m_Forward;

然后相机使用这些向量创建相应的viewMatrix，如下所示：

const glm::mat4& CameraComponent::GetViewMatrix()
{
    //Get the transform of the object
    const Frame& transform = GetOwnerGO()->GetTransform();

    //Update the viewMatrix
    m_ViewMatrix = glm::lookAt(transform.GetPosition(), //position of camera
                           transform.GetPosition() + transform.GetForward(), //position to look at
                           transform.GetUp()); //up vector

    //return reference to the view matrix
    return m_ViewMatrix; 
}

现在，这是我在Frame对象中的旋转X和Y方法，我猜这可能是问题所在：

void Frame::RotateX( float delta )
{
    glm::vec3 cross = glm::normalize(glm::cross(m_Up, m_Forward)); //calculate x axis

    glm::mat4 Rotation = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), delta, cross);

    m_Forward = glm::normalize(glm::vec3(Rotation * glm::vec4(m_Forward, 0.0f))); //Rotate forward vector by new rotation

    m_Up = glm::normalize(glm::vec3(Rotation * glm::vec4(m_Up, 0.0f))); //Rotate up vector by new rotation
}


void Frame::RotateY( float delta )
{
    glm::mat4 Rotation = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), delta,  m_Up);    

    //Rotate forward vector by new rotation
    m_Forward = glm::normalize(glm::vec3(Rotation * glm::vec4(m_Forward, 0.0f))); 
}

所以，问题就出在其中，我一直在寻找解决方法。我已经试了几天了，尝试各种方法，但不是得到相同的结果，就是z轴旋转固定，但会出现其他错误，例如不正确的X、Y轴旋转和相机移动。

我看了万向节锁定（gimbal lock），但从我理解的来看，这个问题似乎并不像是万向节锁定。但我可能错了。

- IdiotCoderCodie

Answer 1

存储当前的俯仰/偏航角度并即时生成相机矩阵，而不是试图在中间向量上累积微小变化。

- genpfault

Answer 2

在你的RotateY函数中，将其从这里更改：

glm::mat4 Rotation = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), delta,  m_Up);

转换为：

glm::mat4 Rotation = glm::rotate(glm::mat4(1.0f), delta,  glm::vec3(0,1,0));

- Kaa

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如果有人给我点了踩，能否解释一下原因，我将不胜感激。 - Kaa