C++ OpenGL如何用GLM正确计算摄像机矩阵

我在OpenGL图形引擎上工作，遇到了一个非常奇怪的问题。基本上，我正在导入（通过Assimp）一个.DAE场景（由Cinema4D制作），其中还包含一个摄像头。摄影机位于原点，向左旋转20度，向上旋转20度，因此立方体的一部分应显示在视口的右下角

渲染时，我首先计算“全局”注视矩阵，方法是将场景图中摄影机节点的世界变换矩阵应用于注视矩阵：

cameraMatrix = transform * glm::lookAt(camera->position, camera->lookAt, camera->upward);

然后使用它计算最终网格的modelview矩阵：

// mesh.second is the world matrix
mat4 modelvMatrix = renderList->cameraMatrix * mesh.second;

        mat4 modelvMatrix = renderList->cameraMatrix * mesh.second;
        mat4 renderMatrix = projectionMatrix * modelvMatrix;
        shaderProgram->setMatrix("renderMatrix", renderMatrix);
        mesh.first->render();

然后将其与投影矩阵组合并馈送到着色器。但是，结果（纹理尚未工作）似乎是“镜像的”，好像变换是反向应用的：

使用相同的变换矩阵手动执行一些数学运算：

//cameraMatrix = transform * glm::lookAt(camera->position, camera->lookAt, camera->upward);
cameraMatrix = camera->getCameraMatrix(transform);

mat4 Camera::getCameraMatrix(mat4p transform)
{
    auto invTr = glm::inverseTranspose(mat3(transform));
    auto pos = vec3(transform * vec4(position, 1));
    auto dir = invTr * glm::normalize(lookAt - position);
    auto upw = invTr * upward;
    return glm::lookAt(pos, pos + dir, upw);
}

似乎可以解决问题：

但是，我不确定输出是否完全正确，因为它与第一个图像不是完全镜面反射的。摄像机节点的局部变换矩阵为：

mat4x4(
    (0.939693,  0.000000, -0.342020, 0.000000),
    (0.116978,  0.939693,  0.321394, 0.000000),
    (0.321394, -0.342020,  0.883022, 0.000000),
    (0.000000, -0.000000,  0.000000, 1.000000))

如何正确计算相机矩阵

编辑

我一直在问矩阵的微积分：

// mesh.second is the world matrix
mat4 modelvMatrix = renderList->cameraMatrix * mesh.second;

        mat4 modelvMatrix = renderList->cameraMatrix * mesh.second;
        mat4 renderMatrix = projectionMatrix * modelvMatrix;
        shaderProgram->setMatrix("renderMatrix", renderMatrix);
        mesh.first->render();

和着色器代码：

const std::string Source::VertexShader= R"(
    #version 430 core

    layout(location = 0) in vec3 position;
    layout(location = 1) in vec3 normal;
    layout(location = 2) in vec2 vertexTexCoord;

    uniform mat4 renderMatrix;

    out vec2 texCoord;

    void main()
    {
        gl_Position = renderMatrix * vec4(position, 1.0);
        texCoord = vertexTexCoord;
    }
)";

首先，这是错误的：

cameraMatrix = transform * glm::lookAt(camera->position, camera->lookAt, camera->upward);

详情如下:

MVP=p*V*M

其中p、V、M分别为投影矩阵、视图矩阵和模型矩阵

此外，该表达式没有意义，因为您的glm:：lookAt已经基于摄影机的变换计算了lookAt矩阵。（如果我们暗示您的“变换”是摄影机的模型矩阵）

现在，关于

glm:：lookAt（）

。不要使用它来获取视图（摄影机）矩阵。虽然它会返回一个指向指定方向的矩阵，但这不是一个正确的视图矩阵，因为眼睛位置（该矩阵的平移部分）不会像视图矩阵那样反转

获取正确视图矩阵的最简单方法是反转其模型矩阵

glm::mat4 V = glm::inverse(M);

就这样。现在，您可以将“V”提取到着色器中或在CPU上计算MVP矩阵

首先，这是错误的：

cameraMatrix = transform * glm::lookAt(camera->position, camera->lookAt, camera->upward);

详情如下:

MVP=p*V*M

其中p、V、M分别为投影矩阵、视图矩阵和模型矩阵

此外，该表达式没有意义，因为您的glm:：lookAt已经基于摄影机的变换计算了lookAt矩阵。（如果我们暗示您的“变换”是摄影机的模型矩阵）

现在，关于

glm:：lookAt（）

。不要使用它来获取视图（摄影机）矩阵。虽然它会返回一个指向指定方向的矩阵，但这不是一个正确的视图矩阵，因为眼睛位置（该矩阵的平移部分）不会像视图矩阵那样反转

获取正确视图矩阵的最简单方法是反转其模型矩阵

glm::mat4 V = glm::inverse(M);

---

就这样。现在，您可以将“V”提取到着色器中或在CPU上计算MVP矩阵

世界的转变不是第一步吗？像

cameraMatrix=glm:：lookAt（…）*变换？我不这么认为，反正我试过了，但结果保持不变。你应该显示为你的着色器代码。这种问题通常来自轴的转换顺序混乱，首先确保你在Cinema3D中的轴匹配/转换为OpenGL。其次，确保正确应用转换：gl_Position=ProjectionMatrix*ViewMatrix*ModelMatrix*vec4（Position，1.0）；我添加了代码。不幸的是，Cinema4D没有交换轴的选项，从新代码中可以看出，矩阵的顺序似乎是正确的。然而，奇怪的是，手动将变换应用于摄影机参数似乎会产生所需的输出，而简单地将变换和注视相乘似乎会把事情搞砸。知道为什么吗？世界的转变不是先开始的吗？像
cameraMatrix=glm:：lookAt（…）*变换？我不这么认为，反正我试过了，但结果保持不变。你应该显示为你的着色器代码。这种问题通常来自轴的转换顺序混乱，首先确保你在Cinema3D中的轴匹配/转换为OpenGL。其次，确保正确应用转换：gl_Position=ProjectionMatrix*ViewMatrix*ModelMatrix*vec4（Position，1.0）；我添加了代码。不幸的是，Cinema4D没有交换轴的选项，从新代码中可以看出，矩阵的顺序似乎是正确的。然而，奇怪的是，手动将变换应用于摄影机参数似乎会产生所需的输出，而简单地将变换和注视相乘似乎会把事情搞砸。你知道为什么吗？cameraMatrix这个名字有点让人困惑，它实际上是V。我就是这么做的：V=cameraModel*glm:：lookAt，然后对于每个网格MVP=P*V*meshModel。你确定这不对吗？关于我对lookAt的使用，请注意，它是通过摄影机的局部参数调用的，这些参数通常是默认值，因为旋转等内容存储在节点的变换矩阵中。所以我需要以某种方式应用它。@Shepard我向您保证，100%反转相机的模型矩阵会为您提供完全正确的视图矩阵。：）“现在，关于
glm:：lookAt（）
。不要用它来获取视图（相机）矩阵”的语句是错误的
glm:：lookAt（）
正好用于计算视图矩阵，并且对于该用例，其转换部分不会反转（任何其他部分也不会反转）。此外，“正确”的乘法顺序取决于使用的约定，
M*V*P
可以与
P*V*M
一样有效，并且固定函数GL（由GL定义的顺序）早就不存在了。@derhass如果您试图操纵相机，我的意思是使用lookat（）vs inverse（）移动和定向，你会发现它们不会产生相同的转换