c – OpenGL – 使用四元数轨道运行的相机

2024年1月16日 299次阅读

所以我目前使用四元数来存储和修改OpenGL场景中对象的方向,以及相机的方向.当直接旋转这些物体时(即说我想围绕Z轴旋转摄像机Z量,或者我想围绕X轴旋转物体X然后沿着局部Z轴将其旋转T),我有没有问题,所以我只能假设我的基本旋转代码是正确的.

但是,我现在正在尝试实现一个功能,使我的相机轨道在太空中的任意点,并且我很难相处.这是我到目前为止所提出的,它不起作用(这发生在Camera类中).

    //Get the inverse of the orientation, which should represent the orientation 
    //"from" the focal point to the camera
    Quaternion InverseOrient = m_Orientation;
    InverseOrient.Invert();

    ///Rotation
    //Create change quaternions for each axis
    Quaternion xOffset = Quaternion();
    xOffset.FromAxisAngle(xChange * m_TurnSpeed, 1.0, 0.0, 0.0);

    Quaternion yOffset = Quaternion();
    yOffset.FromAxisAngle(yChange * m_TurnSpeed, 0.0, 1.0, 0.0);

    Quaternion zOffset = Quaternion();
    zOffset.FromAxisAngle(zChange * m_TurnSpeed, 0.0, 0.0, 1.0);

    //Multiply the change quats into the inversed orientation quat
    InverseOrient = yOffset * zOffset * xOffset * InverseOrient;

    //Translate according to the focal distance
    //Start with a vector relative to the position being looked at
    sf::Vector3<float> RelativePos(0, 0, -m_FocalDistance);
    //Rotate according to the quaternion
    RelativePos = InverseOrient.MultVect(RelativePos);

    //Add that relative position to the focal point
    m_Position.x = m_FocalPoint->x + RelativePos.x;
    m_Position.y = m_FocalPoint->y + RelativePos.y;
    m_Position.z = m_FocalPoint->z + RelativePos.z;

    //Now set the orientation to the inverse of the quaternion 
    //used to position the camera
    m_Orientation = InverseOrient;
    m_Orientation.Invert();

最终发生的事情是相机围绕其他点旋转 – 当然不是物体,但显然也不是自己,就好像它在螺旋路径中穿过空间一样.

所以这显然不是围绕一个点围绕相机轨道运行的方式,但是这是什么？

最佳答案 我会首先在球面坐标上对相机进行操作,并根据需要转换为四元数.

鉴于以下假设：

>相机没有滚动
>你要看的是[x,y,z]
>你有偏航,俯仰角
> [0,1,0]是“向上”

以下是如何计算一些重要值：

>视图矢量：v = [vx,vy,vz] = [cos(yaw)* cos(pitch),sin(pitch), – sin(yaw)* cos(pitch)]
>摄像机位置：p = [x,y,z] – r * v
>正确的向量：与[0,1,0]交叉产品v
>向上矢量：使用右矢量交叉乘积v
>您的视图四元数是[0,vx,vy,vz](这是具有0 w分量的视图向量)

现在在您的模拟中,您可以在俯仰/偏航上操作,这非常直观.如果要进行插值,将前后俯仰偏航转换为四元数并进行四元数球面线性插值.

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