飞行模拟器摄像机

Question

编辑：我上传了一段视频到youtube，显示了现在发生的事情。当我旋转60度（俯仰或偏航）时，我会感到奇怪的摇晃。如您所见，鼠标输入工作正常（没有不需要的滚动，滚动后本地会发生俯仰/偏航）

我正试图在我正在制作的OpenGL游戏中实现一个飞行模拟器摄像头。我遵循了本页底部提到的内容，对视图矩阵的计算结果如下：

my = my * 0.001f; //per-frame delta
mx = mx * 0.001f; //per-frame delta

glm::vec3 pitchAxis = glm::normalize( glm::cross( cameraDirection, cameraUp ) );
glm::vec3 yawAxis = glm::normalize( cameraUp );

glm::quat pitchQuat = glm::angleAxis( (float)my, pitchAxis );
glm::quat yawQuat = glm::angleAxis( (float)mx, yawAxis );

glm::quat comp = yawQuat * pitchQuat;

cameraDirection = cameraDirection * comp;

pitchAxis = glm::cross( cameraDirection, cameraUp );
cameraUp = glm::cross( pitchAxis, cameraDirection );

return glm::lookAt( cameraPosition, cameraPosition + cameraDirection, cameraUp );

其中，我根据鼠标输入计算一个增量俯仰/偏航四元数，然后将其应用于相机的方向。然后，我根据一个新的俯仰轴，使用叉积重新计算相机的上方向向量。

当我测试它的时候，我没有得到任何90度的相机锁，但是如果我俯仰和偏航，相机也开始滚动（不需要）。

这篇文章中的公认答案建议使用全局俯仰/偏航/横摇值，而不仅仅是我上面使用的增量值。所以我继续尝试：

//using left-handed coordinate system
glm::vec3 yawAxis = glm::vec3( 0.0f, 1.0f, 0.0f );
glm::vec3 pitchAxis = glm::vec3( -1.0f, 0.0f, 0.0f );
//glm::vec3 rollAxis = glm::vec3( 0.0f, 0.0f, -1.0f );

glm::quat yawQuat = glm::angleAxis( yaw, yawAxis );
glm::quat pitchQuat = glm::angleAxis( pitch, pitchAxis );

glm::quat composite = yawQuat * pitchQuat;

cameraDirection = composite * glm::vec3( 0.0f, 0.0f, -1.0f );

glm::quat rollQuat = glm::angleAxis( roll, cameraDirection );
cameraUp = rollQuat * glm::vec3( 0.0f, 1.0f, 0.0f );

return glm::lookAt( cameraPosition, cameraPosition + cameraDirection, cameraUp );

其中，如果鼠标移动，每帧的偏航和俯仰都会增加。我仍然可以很好地四处看看，但如果：

• 我向上或向下倾斜90度，然后继续，就像相机翻转/反转一样
• 我首先滚动，俯仰/偏航仍然是关于全局轴（这是代码中预期的），而不是我认为应该是的局部相机轴，这就是为什么我尝试了第一种方法

我认为第一个问题可以通过一个案例来解决，即在俯仰时翻转全局俯仰轴

我如何实现这台相机有一个根本性的缺陷，还是我遗漏了一些明显的东西？

Answer 1

让3D相机做你想做的事情通常很棘手。因为在女巫中应用您的更改会影响下一个更改。当您尝试不同的方法时，可以更轻松地在单独的步骤中应用俯仰、偏航和滚动的变化，如下所示：

编辑：添加有关相机本地空间的信息

• 使用相机局部空间将俯仰应用于相机方向和相机向上（前向向量是相机方向，上向向量是相机向上）

这样，您可以在测试时注释出不同的步骤。当您对结果感到满意时，可以尝试将这些步骤移动到一起以提高性能，但更改的顺序可能会使其变得困难。