C++ OpenGL-使用四元数环绕点的摄影机

因此，我目前使用四元数来存储和修改OpenGL场景中对象的方向，以及摄影机的方向。当直接旋转这些对象时（即说我想绕Z轴旋转摄影机Z量，或者我想绕X轴旋转对象X，然后沿其局部Z轴平移对象T），我没有问题，因此我只能假设我的基本旋转代码是正确的

然而，我现在正试图实现一个功能，使我的相机在太空中的任意点轨道，并有相当困难的时间。这是我到目前为止提出的，但不起作用（这发生在Camera类中）

//获取方向的倒数，它应该表示方向
//“从”焦点到相机
四元数逆方向=m_方向；
InverseOrient.inverse（）；
///轮换
//为每个轴创建更改四元数
四元数xOffset=四元数（）；
x轴角偏移量（xChange*m_转速，1.0,0.0,0.0）；
四元数yOffset=四元数（）；
Y轴角偏移量（Y变化*m_转速，0.0,1.0,0.0）；
四元数zOffset=四元数（）；
轴角（zChange*m_转速，0.0,0.0,1.0）；
//将更改四分之一乘以反转方向四分之一
反向定向=yOffset*zOffset*xOffset*InverseOrient；
//根据焦距进行平移
//从相对于被观察位置的向量开始
矢量3相对论（0，0，-m_焦距）；
//根据四元数旋转
RelativePos=逆方向多重投影（RelativePos）；
//将该相对位置添加到焦点
m_Position.x=m_FocalPoint->x+RelativePos.x；
m_Position.y=m_FocalPoint->y+RelativePos.y；
m_Position.z=m_FocalPoint->z+RelativePos.z；
//现在将方向设置为四元数的倒数
//用于定位相机
m_方向=反向方向；
m_方向。反转（）；

最终发生的是，相机围绕其他点旋转——当然不是物体，但显然也不是物体本身，就好像它以螺旋路径在空间中循环

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因此，这显然不是围绕一个点旋转相机的方法，而是什么呢？

我将首先在球坐标中操作相机，并根据需要转换为四元数

鉴于以下假设：

• 这架照相机没有镜头
• 你看到的点是[x，y，z]
• 你有偏航角，俯仰角
• [0,1,0]处于“上升”状态

以下是如何计算一些重要值：

• 视图向量：v=[vx，vy，vz]=[cos（偏航）*cos（俯仰），sin（俯仰），-sin（偏航）*cos（俯仰）]
• 摄像机位置：p=[x，y，z]-r*v
• 右向量：v与[0,1,0]的叉积
• 上方向向量：与右方向向量的叉积v
• 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，您可以操作俯仰/偏航，这非常直观。如果要执行插值，请将前后俯仰+偏航转换为四元数，并执行四元数球面线性插值

    //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();