Camera 飞行模拟器摄像机

编辑：我上传了一个视频到youtube，显示了现在发生的事情。当我旋转60度（俯仰或偏航）时，我会感到奇怪的颤抖。如您所见，鼠标输入工作正常（没有不必要的滚动，滚动后局部出现俯仰/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。我遵循了页面底部提到的内容，对视图矩阵的计算结果是：

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增量俯仰/偏航四元数，然后将其应用于相机的方向。然后，我使用叉积基于新的俯仰轴重新计算相机的上方向向量

当我测试它时，我没有得到任何90度的相机锁定，但如果我俯仰和偏航，那么相机也开始滚动（不需要）

post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。因此，我继续尝试这样做：

//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，则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，然后继续拍摄，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（代码中预期的），而不是我认为应该是的局部摄影机轴，这就是为什么我尝试第一种方法

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我认为第一个问题可以通过一个案例来解决，即当俯仰>90度或时翻转全局俯仰轴，这通常很难让3D相机做你想做的事情。由于应用更改的顺序会影响下一次更改。 当您尝试不同的方法时，可以更容易地在单独的步骤中应用俯仰、偏航和横摇的变化，如下所示：

编辑：添加有关相机本地空间的信息

• 使用摄影机局部空间将俯仰应用于摄影机方向和摄影机向上（前向向量为摄影机方向，上向向量为摄影机向上）
• 使用新的局部空间将偏航应用于摄影机方向和摄影机向上
• 使用新的局部空间，将滚动应用于摄影机方向和摄影机向上
• 现在将摄影机用于视图矩阵

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这样，您可以在测试时注释掉不同的步骤。当您对结果感到满意时，您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。

通常很难让3D相机按您的要求进行操作。由于应用更改的顺序会影响下一次更改。 当您尝试不同的方法时，可以更容易地在单独的步骤中应用俯仰、偏航和横摇的变化，如下所示：

编辑：添加有关相机本地空间的信息

• 使用摄影机局部空间将俯仰应用于摄影机方向和摄影机向上（前向向量为摄影机方向，上向向量为摄影机向上）
• 使用新的局部空间将偏航应用于摄影机方向和摄影机向上
• 使用新的局部空间，将滚动应用于摄影机方向和摄影机向上
• 现在将摄影机用于视图矩阵

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这样，您可以在测试时注释掉不同的步骤。当您对结果感到满意时，您可以尝试将步骤移动到一起以提高性能，但更改的顺序会使操作变得困难。

这不会导致万向节锁定，因为它将应用3个单独的旋转，而不是单个旋转？您是对的，我将编辑答案来说明我的意思。所以我刚刚抽出时间来看看你的建议。所以当我俯仰时，我应该做一些类似的事情：向前=俯仰四分之一*向前而不是向前=俯仰四分之一*向量（0,0,1）。这样，每个旋转都是基于局部轴而不是世界轴？是的，这就是想法。在飞机上，如果你把机头垂直向上俯仰，向前实际上是向上的。如果你分开不同的旋转，你会得到更多的计算，但是如果你想的话，你可以在以后尝试优化它。这只适用于增量输入，即不存储偏航/俯仰/滚转。这现在可以正常工作了，当我俯仰和偏航时，相机会滚动，这是预期的。这不会导致万向节锁定，因为它将应用3个单独的旋转，而不是单个旋转？你是对的，我将编辑答案以显示我的意思。所以我刚刚抽出时间来看看你的建议。所以当我俯仰时，我应该做一些类似的事情：向前=俯仰四分之一*向前而不是向前=俯仰四分之一*向量（0,0,1）。这样，每个旋转都是基于局部轴而不是世界轴？是的，这就是想法。在飞机上，如果你把机头垂直向上俯仰，向前实际上是向上的。如果你分开不同的旋转，你会得到更多的计算，但是如果你想的话，你可以在以后尝试优化它。这只适用于增量输入，即不存储偏航/俯仰/滚转。这项工作现在很好，相机在我俯仰和偏航时滚动，这是预期的。