OpenGl视图矩阵-错误的"相机"方向和位置

Question

症状是，“摄像头位置”似乎围绕x轴镜像（负z而非正z），并且“摄像头方向”与预期方向相反<换句话说，我必须将相机旋转180度，然后将其向前移动才能看到任何渲染
在我看过的所有OpenGl相机教程中，相机位置总是有一个正的z坐标。也许代码中只有一个符号错误，但我看不出来。我还发布了相应的着色器代码
我的对象在世界坐标z=0.1处渲染

摄影机实例的初始化显示在以下几行中

m_viewMatrix = math::Matrix4D::lookAt(m_cameraPosition, m_cameraPosition + m_cameraForward, m_cameraUp);

哪里

m_cameraForward(math::Vector3D(0.0f, 0.0f, -1.0f)),
m_cameraRight(math::Vector3D (1.0f, 0.0f, 0.0f)),
m_cameraUp(math::Vector3D(0.0f, 1.0f, 0.0f)),
m_cameraPosition(math::Vector3D(0.0f, 0.0f, 20.0f))

结果是黑屏。当我将相机位置更改为m_cameraPosition（数学::Vector3D（0.0f，0.0f，-20.0f）时，一切正常。

lookAt函数由以下几行给出：

Matrix4D Matrix4D::lookAt(
        const Vector3D& f_cameraPosition_r,
        const Vector3D& f_targetPosition_r,
        const Vector3D& f_upDirection_r)

    {
        const math::Vector3D l_forwardDirection = (f_targetPosition_r - f_cameraPosition_r).normalized();

        const math::Vector3D l_rightDirection = f_upDirection_r.cross(l_forwardDirection).normalized();
        const math::Vector3D l_upDirection = l_forwardDirection.cross(l_rightDirection); // is normalized
        return math::Matrix4D(
            l_rightDirection.x, l_rightDirection.y, l_rightDirection.z, l_rightDirection.dot(f_cameraPosition_r*(-1.0f)),
            l_upDirection.x, l_upDirection.y, l_upDirection.z, l_upDirection.dot(f_cameraPosition_r*(-1.0f)),
            l_forwardDirection.x, l_forwardDirection.y, l_forwardDirection.z, l_forwardDirection.dot(f_cameraPosition_r*(-1.0f)),
            0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f
            );
    }

正如OpenGl所预期的那样，matrix4d的内存布局是以列为主的。所有其他功能，如点和交叉都经过单元测试。

顶点着色器：

#version 430

in layout (location = 0) vec3 position;
in layout (location = 1) vec4 color;
in layout (location = 2) vec3 normal;

uniform mat4 pr_matrix; // projection matrix
uniform mat4 vw_matrix = mat4(1.0); // view matrix <------
uniform mat4 ml_matrix = mat4(1.0); // model matrix

out vec4 colorOut;

void main()
{
    gl_Position = pr_matrix * vw_matrix * ml_matrix * vec4(position,1.0);
    colorOut = color;
}

片段着色器：

#version 430

out vec4 color;
in vec4 colorOut;

void main()
{
    color = colorOut;
}

编辑（添加透视矩阵）：

Matrix4D Matrix4D::perspectiveProjection(
        const float f_viewportWidth_f,
        const float f_viewportHeight_f,
        const float f_nearPlaneDistance_f,
        const float f_farPlaneDistance_f,
        const float f_radFieldOfViewY_f)
    {
        const float l_aspectRatio_f = f_viewportWidth_f / f_viewportHeight_f;
        const float l_tanHalfFovy_f = tan(f_radFieldOfViewY_f * 0.5);
        const float l_frustumLength = f_farPlaneDistance_f - f_nearPlaneDistance_f;
        const float l_scaleX = 1.0f / (l_aspectRatio_f * l_tanHalfFovy_f);
        const float l_scaleY = 1.0f / l_tanHalfFovy_f;
        const float l_scaleZ = - (f_farPlaneDistance_f + f_nearPlaneDistance_f) / l_frustumLength;
        const float l_value32 = -(2.0f*f_farPlaneDistance_f*f_nearPlaneDistance_f) / l_frustumLength;

        return Matrix4D(
            l_scaleX,   +0.0f,      +0.0f,      +0.0f,
            +0.0f,      l_scaleY,   +0.0f,      +0.0f,
            +0.0f,      +0.0f,      l_scaleZ,   l_value32,
            +0.0f,      +0.0f,      -1.0f,      +0.0f);

Answer 1

您的投影矩阵遵循经典的OpenGL约定：在眼睛空间（矩阵的最后一行）中查看方向为（0,0，-1）。

但是，视图矩阵不遵循该约定：必须将反方向的前进方向放入矩阵中（也用于计算其中的平移z分量）。在其当前形式中，视图矩阵只是旋转，以便将前进方向映射到z。

否定这一点当然意味着你将在世界空间中使用右手坐标系（这就是经典GL所做的）。如果你不想这样，你也可以改变投影矩阵，让它看起来像z。