如何在 3D 世界中正确旋转相机？
How do I rotate my camera correctly in my 3D world?
我正在尝试学习 3d 编程，目前正在为一个爱好项目开发 FPS 相机风格。
我已经创建了我认为我应该使用的那些矩阵，但我无法理解如何将所有内容连接到相机旋转。
所以，我有一个相机 Class 有：
get_World_To_View矩阵
mat4f rotMatrix = mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -rotation.y);
rotMatrix.transpose();
return rotMatrix * mat4f::translation(-position);
get_ViewToWorld矩阵
return mat4f::translation(position) * mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -rotation.y);
get_ProjectionMatrix:
return mat4f::projection(vfov, aspect, zNear, zFar);
vector3 用于 get_forward
mat4f ViewToWorld = mat4f::translation(position) * mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -
rotation.y);
vec4f forward = ViewToWorld * vec4f(0, 0, -1, 0);
return forward.xyz();
和get_rightwards：
mat4f ViewToWorld = mat4f::translation(position) * mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -
rotation.y);
vec4f rightways = ViewToWorld * vec4f(-1, 0, 0, 0);
return rightways.xyz();
从这里开始，我认为需要一个实际旋转我的相机的功能，但我已经尝试了几件事，但我真的不明白应该如何将它拼凑在一起。
我渲染了我的两个矩阵：get_WorldToView 和 get_ProjectionMatrix 并且我可以使用 WASD 键四处移动。
有没有人告诉我应该如何考虑我的 RotateCamera() 函数？我是否遗漏了一些非常重要的东西？
我对编程很陌生，我仍然很难 "seeing" 我面前的逻辑。
所以尽可能清楚：
我在 Main.cpp（更新）中有一个函数用于输入，它的工作方式类似于。
If(mousedeltaX != 0.0f || mousedeltaY != 0.0f)
{
// Call a function that rotate the camera.
}
就是这个函数，我需要一些关于如何思考的帮助。
当我使用 WASD 键移动时，我只是调用一个函数 Move()，它将位置 += 设置为具有正确 x、y、z 方向乘以 camera_velocity 的 vector3与旋转本身无关。
我想演示如何通过对相机的 4×4 矩阵进行连续更改来简单地实现相机运动。
因此相机矩阵是视图矩阵的逆矩阵。相机矩阵表示相机相对于世界原点的坐标（位置、方向），而视图矩阵表示相反的情况——世界相对于相机原点的位置。当 3d 内容映射到屏幕时，后者是渲染所需的转换。然而，人类（没有以自我为中心的干扰）习惯于看待自己与世界的关系。因此，我认为相机矩阵的操作更直观。
左侧的 3d 视图显示的是第一人称视角，右侧是俯视图，其中第一人称视角的 position/orientation 由红色三角形标记。
相机矩阵最初设置为单位矩阵，在 y 方向上有一个小仰角，从地面 - x-z 平面上方出现。
- x轴指向右边。
- y 轴指向上方。
- z 轴指向屏幕外。
因此，视线矢量是负 z 轴。
因此，可以在平移中添加负 z 值来实现前进。
相机向上矢量是 y 轴。
因此，绕y轴正转可以实现向左转，负转可以实现向右转
现在，如果相机已经转向了，向前移动如何考虑转向的视线？
诀窍是将平移应用到 z 轴，但在相机的局部坐标系中。
用矩阵做这个，你只需要正确的乘法顺序。
void moveObs(
QMatrix4x4 &matCam, // camera matrix
double v, // speed (forwards, backwards)
double rot) // rotate (left, right)
{
QMatrix4x4 matFwd; matFwd.translate(0, 0, -v); // moving forwards / backwards: -z is line-of-sight
QMatrix4x4 matRot; matRot.rotate(rot, 0, 1, 0); // turning left / right: y is camera-up-vector
matCam *= matRot * matFwd;
}
我用了 QMatrix4x4 因为这是我手边的东西。在其他 API 中应该没有什么不同，例如 glm or DirectXMath as all of them are based on the same mathematical basics.
（不过，您必须始终检查特定的 API 是否公开矩阵行优先或列优先：Matrix array order of OpenGL Vs DirectX。）
我必须承认我是 OpenGL 社区的成员，主要忽略了 Direct3D。因此，我觉得无法准备一个 MCVE in Direct3D but made one in OpenGL. I used the Qt framework，它提供了很多开箱即用的东西来使示例尽可能紧凑。 （这对于 3d 编程和 GUI 编程都不太容易，尤其是对于两者的组合。）
（完整）源代码testQOpenGLWidgetNav.cc：
#include <QtWidgets>
/* This function is periodically called to move the observer
* (aka player, aka first person camera).
*/
void moveObs(
QMatrix4x4 &matCam, // camera matrix
double v, // speed (forwards, backwards)
double rot) // rotate (left, right)
{
QMatrix4x4 matFwd; matFwd.translate(0, 0, -v); // moving forwards / backwards: -z is line-of-sight
QMatrix4x4 matRot; matRot.rotate(rot, 0, 1, 0); // turning left / right: y is camera-up-vector
matCam *= matRot * matFwd;
}
class OpenGLWidget: public QOpenGLWidget, public QOpenGLFunctions {
private:
QMatrix4x4 &_matCam, _matProj, _matView, *_pMatObs;
QOpenGLShaderProgram *_pGLPrg;
GLuint _coordAttr;
public:
OpenGLWidget(QMatrix4x4 &matCam, QMatrix4x4 *pMatObs = nullptr):
QOpenGLWidget(),
_matCam(matCam), _pMatObs(pMatObs), _pGLPrg(nullptr)
{ }
QSize sizeHint() const override { return QSize(256, 256); }
protected:
virtual void initializeGL() override
{
initializeOpenGLFunctions();
glClearColor(0.525f, 0.733f, 0.851f, 1.0f);
}
virtual void resizeGL(int w, int h) override
{
_matProj.setToIdentity();
_matProj.perspective(45.0f, GLfloat(w) / h, 0.01f, 100.0f);
}
virtual void paintGL() override;
private:
void drawTriStrip(const GLfloat *coords, size_t nCoords, const QMatrix4x4 &mat, const QColor &color);
};
static const char *vertexShaderSource =
"# version 330\n"
"layout (location = 0) in vec3 coord;\n"
"uniform mat4 mat;\n"
"void main() {\n"
" gl_Position = mat * vec4(coord, 1.0);\n"
"}\n";
static const char *fragmentShaderSource =
"#version 330\n"
"uniform vec4 color;\n"
"out vec4 colorFrag;\n"
"void main() {\n"
" colorFrag = color;\n"
"}\n";
const GLfloat u = 0.5; // base unit
const GLfloat coordsGround[] = {
-15 * u, 0, +15 * u,
+15 * u, 0, +15 * u,
-15 * u, 0, -15 * u,
+15 * u, 0, -15 * u,
};
const size_t sizeCoordsGround = sizeof coordsGround / sizeof *coordsGround;
const GLfloat coordsCube[] = {
-u, +u, +u,
-u, -u, -u,
-u, -u, +u,
+u, -u, +u,
-u, +u, +u,
+u, +u, +u,
+u, +u, -u,
+u, -u, +u,
+u, -u, -u,
-u, -u, -u,
+u, +u, -u,
-u, +u, -u,
-u, +u, +u,
-u, -u, -u
};
const size_t sizeCoordsCube = sizeof coordsCube / sizeof *coordsCube;
const GLfloat coordsObs[] = {
-u, 0, +u,
+u, 0, +u,
0, 0, -u
};
const size_t sizeCoordsObs = sizeof coordsObs / sizeof *coordsObs;
void OpenGLWidget::paintGL()
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_CULL_FACE);
_matView = _matCam.inverted();
// create shader program if not yet done
if (!_pGLPrg) {
_pGLPrg = new QOpenGLShaderProgram(this);
_pGLPrg->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex,
vertexShaderSource);
_pGLPrg->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment,
fragmentShaderSource);
_pGLPrg->link();
_coordAttr = _pGLPrg->attributeLocation("coord");
}
_pGLPrg->bind();
// render scene
const QColor colors[] = {
Qt::white, Qt::green, Qt::blue,
Qt::black, Qt::darkRed, Qt::darkGreen, Qt::darkBlue,
Qt::cyan, Qt::magenta, Qt::yellow, Qt::gray,
Qt::darkCyan, Qt::darkMagenta, Qt::darkYellow, Qt::darkGray
};
QMatrix4x4 matModel;
drawTriStrip(coordsGround, sizeCoordsGround, matModel, Qt::lightGray);
const size_t nColors = sizeof colors / sizeof *colors;
for (int x = -2, i = 0; x <= 2; ++x) {
for (int z = -2; z <= 2; ++z, ++i) {
if (!x && !z) continue;
matModel.setToIdentity();
matModel.translate(x * 5 * u, u, z * 5 * u);
drawTriStrip(coordsCube, sizeCoordsCube, matModel, colors[i++ % nColors]);
}
}
// draw cam
if (_pMatObs) drawTriStrip(coordsObs, sizeCoordsObs, *_pMatObs, Qt::red);
// done
_pGLPrg->release();
}
void OpenGLWidget::drawTriStrip(const GLfloat *coords, size_t sizeCoords, const QMatrix4x4 &matModel, const QColor &color)
{
_pGLPrg->setUniformValue("mat", _matProj * _matView * matModel);
_pGLPrg->setUniformValue("color",
QVector4D(color.redF(), color.greenF(), color.blueF(), 1.0));
const size_t nVtcs = sizeCoords / 3;
glVertexAttribPointer(_coordAttr, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, coords);
glEnableVertexAttribArray(0);
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, nVtcs);
glDisableVertexAttribArray(0);
}
struct ToolButton: QToolButton {
ToolButton(const char *text): QToolButton()
{
setText(QString::fromUtf8(text));
setCheckable(true);
QFont qFont = font();
qFont.setPointSize(2 * qFont.pointSize());
setFont(qFont);
}
};
struct MatrixView: QGridLayout {
QLabel qLbls[4][4];
MatrixView();
void setText(const QMatrix4x4 &mat);
};
MatrixView::MatrixView()
{
QColor colors[4] = { Qt::red, Qt::darkGreen, Qt::blue, Qt::black };
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
QLabel &qLbl = qLbls[i][j];
qLbl.setAlignment(Qt::AlignCenter);
if (i < 3) {
QPalette qPalette = qLbl.palette();
qPalette.setColor(QPalette::WindowText, colors[j]);
qLbl.setPalette(qPalette);
}
addWidget(&qLbl, i, j, Qt::AlignCenter);
}
}
}
void MatrixView::setText(const QMatrix4x4 &mat)
{
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
qLbls[i][j].setText(QString().number(mat.row(i)[j], 'f', 3));
}
}
}
const char *const Up = "261", *const Down = "263";
const char *const Left = "266", *const Right = "267";
int main(int argc, char **argv)
{
qDebug() << "Qt Version:" << QT_VERSION_STR;
QApplication app(argc, argv);
// setup GUI
QWidget qWinMain;
QHBoxLayout qHBox;
QMatrix4x4 matCamObs; // position/orientation of observer
matCamObs.setToIdentity();
matCamObs.translate(0, 0.7, 0);
OpenGLWidget qGLViewObs(matCamObs); // observer view
qHBox.addWidget(&qGLViewObs, 1);
QVBoxLayout qVBox;
QGridLayout qGrid;
ToolButton qBtnUp(Up), qBtnLeft(Left), qBtnDown(Down), qBtnRight(Right);
qGrid.addWidget(&qBtnUp, 0, 1);
qGrid.addWidget(&qBtnLeft, 1, 0);
qGrid.addWidget(&qBtnDown, 1, 1);
qGrid.addWidget(&qBtnRight, 1, 2);
qVBox.addLayout(&qGrid);
qVBox.addWidget(new QLabel(), 1); // spacer
qVBox.addWidget(new QLabel("<b>Camera Matrix:</b>"));
MatrixView qMatView;
qMatView.setText(matCamObs);
qVBox.addLayout(&qMatView);
QMatrix4x4 matCamMap; // position/orientation of "god" cam.
matCamMap.setToIdentity();
matCamMap.translate(0, 15, 0);
matCamMap.rotate(-90, 1, 0, 0);
OpenGLWidget qGLViewMap(matCamMap, &matCamObs); // overview
qVBox.addWidget(&qGLViewMap);
qHBox.addLayout(&qVBox);
qWinMain.setLayout(&qHBox);
qWinMain.show();
qWinMain.resize(720, 400);
// setup animation
const double v = 0.5, rot = 15.0; // linear speed, rot. speed
const double dt = 0.05; // target 20 fps
QTimer qTimer;
qTimer.setInterval(dt * 1000 /* ms */);
QObject::connect(&qTimer, &QTimer::timeout,
[&]() {
// fwd and turn are "tristate" vars. with value 0, -1, or +1
const int fwd = (int)qBtnUp.isChecked() - (int)qBtnDown.isChecked();
const int turn = (int)qBtnLeft.isChecked() - (int)qBtnRight.isChecked();
moveObs(matCamObs, v * dt * fwd, rot * dt * turn);
qGLViewObs.update(); qGLViewMap.update(); qMatView.setText(matCamObs);
});
qTimer.start();
// runtime loop
return app.exec();
}
和我准备 VisualStudio 解决方案的 CMakeLists.txt：
project(QOpenGLWidgetNav)
cmake_minimum_required(VERSION 3.10.0)
set_property(GLOBAL PROPERTY USE_FOLDERS ON)
#set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
#set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)
find_package(Qt5Widgets CONFIG REQUIRED)
include_directories("${CMAKE_SOURCE_DIR}")
add_executable(testQOpenGLWidgetNav
testQOpenGLWidgetNav.cc)
target_link_libraries(testQOpenGLWidgetNav
Qt5::Widgets)
演示输出：
我正在尝试学习 3d 编程，目前正在为一个爱好项目开发 FPS 相机风格。 我已经创建了我认为我应该使用的那些矩阵，但我无法理解如何将所有内容连接到相机旋转。 所以，我有一个相机 Class 有：
get_World_To_View矩阵
mat4f rotMatrix = mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -rotation.y);
rotMatrix.transpose();
return rotMatrix * mat4f::translation(-position);
get_ViewToWorld矩阵
return mat4f::translation(position) * mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -rotation.y);
get_ProjectionMatrix:
return mat4f::projection(vfov, aspect, zNear, zFar);
vector3 用于 get_forward
mat4f ViewToWorld = mat4f::translation(position) * mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -
rotation.y);
vec4f forward = ViewToWorld * vec4f(0, 0, -1, 0);
return forward.xyz();
和get_rightwards：
mat4f ViewToWorld = mat4f::translation(position) * mat4f::rotation(-rotation.z, -rotation.x, -
rotation.y);
vec4f rightways = ViewToWorld * vec4f(-1, 0, 0, 0);
return rightways.xyz();
从这里开始，我认为需要一个实际旋转我的相机的功能，但我已经尝试了几件事，但我真的不明白应该如何将它拼凑在一起。
我渲染了我的两个矩阵：get_WorldToView 和 get_ProjectionMatrix 并且我可以使用 WASD 键四处移动。 有没有人告诉我应该如何考虑我的 RotateCamera() 函数？我是否遗漏了一些非常重要的东西？ 我对编程很陌生，我仍然很难 "seeing" 我面前的逻辑。
所以尽可能清楚： 我在 Main.cpp（更新）中有一个函数用于输入，它的工作方式类似于。
If(mousedeltaX != 0.0f || mousedeltaY != 0.0f)
{
// Call a function that rotate the camera.
}
就是这个函数，我需要一些关于如何思考的帮助。
当我使用 WASD 键移动时，我只是调用一个函数 Move()，它将位置 += 设置为具有正确 x、y、z 方向乘以 camera_velocity 的 vector3与旋转本身无关。
我想演示如何通过对相机的 4×4 矩阵进行连续更改来简单地实现相机运动。
因此相机矩阵是视图矩阵的逆矩阵。相机矩阵表示相机相对于世界原点的坐标（位置、方向），而视图矩阵表示相反的情况——世界相对于相机原点的位置。当 3d 内容映射到屏幕时，后者是渲染所需的转换。然而，人类（没有以自我为中心的干扰）习惯于看待自己与世界的关系。因此，我认为相机矩阵的操作更直观。
左侧的 3d 视图显示的是第一人称视角，右侧是俯视图，其中第一人称视角的 position/orientation 由红色三角形标记。
相机矩阵最初设置为单位矩阵，在 y 方向上有一个小仰角，从地面 - x-z 平面上方出现。
- x轴指向右边。
- y 轴指向上方。
- z 轴指向屏幕外。
因此，视线矢量是负 z 轴。
因此，可以在平移中添加负 z 值来实现前进。
相机向上矢量是 y 轴。
因此，绕y轴正转可以实现向左转，负转可以实现向右转
现在，如果相机已经转向了，向前移动如何考虑转向的视线？
诀窍是将平移应用到 z 轴，但在相机的局部坐标系中。
用矩阵做这个，你只需要正确的乘法顺序。
void moveObs(
QMatrix4x4 &matCam, // camera matrix
double v, // speed (forwards, backwards)
double rot) // rotate (left, right)
{
QMatrix4x4 matFwd; matFwd.translate(0, 0, -v); // moving forwards / backwards: -z is line-of-sight
QMatrix4x4 matRot; matRot.rotate(rot, 0, 1, 0); // turning left / right: y is camera-up-vector
matCam *= matRot * matFwd;
}
我用了 QMatrix4x4 因为这是我手边的东西。在其他 API 中应该没有什么不同，例如 glm or DirectXMath as all of them are based on the same mathematical basics.
（不过，您必须始终检查特定的 API 是否公开矩阵行优先或列优先：Matrix array order of OpenGL Vs DirectX。）
我必须承认我是 OpenGL 社区的成员，主要忽略了 Direct3D。因此，我觉得无法准备一个 MCVE in Direct3D but made one in OpenGL. I used the Qt framework，它提供了很多开箱即用的东西来使示例尽可能紧凑。 （这对于 3d 编程和 GUI 编程都不太容易，尤其是对于两者的组合。）
（完整）源代码testQOpenGLWidgetNav.cc：
#include <QtWidgets>
/* This function is periodically called to move the observer
* (aka player, aka first person camera).
*/
void moveObs(
QMatrix4x4 &matCam, // camera matrix
double v, // speed (forwards, backwards)
double rot) // rotate (left, right)
{
QMatrix4x4 matFwd; matFwd.translate(0, 0, -v); // moving forwards / backwards: -z is line-of-sight
QMatrix4x4 matRot; matRot.rotate(rot, 0, 1, 0); // turning left / right: y is camera-up-vector
matCam *= matRot * matFwd;
}
class OpenGLWidget: public QOpenGLWidget, public QOpenGLFunctions {
private:
QMatrix4x4 &_matCam, _matProj, _matView, *_pMatObs;
QOpenGLShaderProgram *_pGLPrg;
GLuint _coordAttr;
public:
OpenGLWidget(QMatrix4x4 &matCam, QMatrix4x4 *pMatObs = nullptr):
QOpenGLWidget(),
_matCam(matCam), _pMatObs(pMatObs), _pGLPrg(nullptr)
{ }
QSize sizeHint() const override { return QSize(256, 256); }
protected:
virtual void initializeGL() override
{
initializeOpenGLFunctions();
glClearColor(0.525f, 0.733f, 0.851f, 1.0f);
}
virtual void resizeGL(int w, int h) override
{
_matProj.setToIdentity();
_matProj.perspective(45.0f, GLfloat(w) / h, 0.01f, 100.0f);
}
virtual void paintGL() override;
private:
void drawTriStrip(const GLfloat *coords, size_t nCoords, const QMatrix4x4 &mat, const QColor &color);
};
static const char *vertexShaderSource =
"# version 330\n"
"layout (location = 0) in vec3 coord;\n"
"uniform mat4 mat;\n"
"void main() {\n"
" gl_Position = mat * vec4(coord, 1.0);\n"
"}\n";
static const char *fragmentShaderSource =
"#version 330\n"
"uniform vec4 color;\n"
"out vec4 colorFrag;\n"
"void main() {\n"
" colorFrag = color;\n"
"}\n";
const GLfloat u = 0.5; // base unit
const GLfloat coordsGround[] = {
-15 * u, 0, +15 * u,
+15 * u, 0, +15 * u,
-15 * u, 0, -15 * u,
+15 * u, 0, -15 * u,
};
const size_t sizeCoordsGround = sizeof coordsGround / sizeof *coordsGround;
const GLfloat coordsCube[] = {
-u, +u, +u,
-u, -u, -u,
-u, -u, +u,
+u, -u, +u,
-u, +u, +u,
+u, +u, +u,
+u, +u, -u,
+u, -u, +u,
+u, -u, -u,
-u, -u, -u,
+u, +u, -u,
-u, +u, -u,
-u, +u, +u,
-u, -u, -u
};
const size_t sizeCoordsCube = sizeof coordsCube / sizeof *coordsCube;
const GLfloat coordsObs[] = {
-u, 0, +u,
+u, 0, +u,
0, 0, -u
};
const size_t sizeCoordsObs = sizeof coordsObs / sizeof *coordsObs;
void OpenGLWidget::paintGL()
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_CULL_FACE);
_matView = _matCam.inverted();
// create shader program if not yet done
if (!_pGLPrg) {
_pGLPrg = new QOpenGLShaderProgram(this);
_pGLPrg->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex,
vertexShaderSource);
_pGLPrg->addShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment,
fragmentShaderSource);
_pGLPrg->link();
_coordAttr = _pGLPrg->attributeLocation("coord");
}
_pGLPrg->bind();
// render scene
const QColor colors[] = {
Qt::white, Qt::green, Qt::blue,
Qt::black, Qt::darkRed, Qt::darkGreen, Qt::darkBlue,
Qt::cyan, Qt::magenta, Qt::yellow, Qt::gray,
Qt::darkCyan, Qt::darkMagenta, Qt::darkYellow, Qt::darkGray
};
QMatrix4x4 matModel;
drawTriStrip(coordsGround, sizeCoordsGround, matModel, Qt::lightGray);
const size_t nColors = sizeof colors / sizeof *colors;
for (int x = -2, i = 0; x <= 2; ++x) {
for (int z = -2; z <= 2; ++z, ++i) {
if (!x && !z) continue;
matModel.setToIdentity();
matModel.translate(x * 5 * u, u, z * 5 * u);
drawTriStrip(coordsCube, sizeCoordsCube, matModel, colors[i++ % nColors]);
}
}
// draw cam
if (_pMatObs) drawTriStrip(coordsObs, sizeCoordsObs, *_pMatObs, Qt::red);
// done
_pGLPrg->release();
}
void OpenGLWidget::drawTriStrip(const GLfloat *coords, size_t sizeCoords, const QMatrix4x4 &matModel, const QColor &color)
{
_pGLPrg->setUniformValue("mat", _matProj * _matView * matModel);
_pGLPrg->setUniformValue("color",
QVector4D(color.redF(), color.greenF(), color.blueF(), 1.0));
const size_t nVtcs = sizeCoords / 3;
glVertexAttribPointer(_coordAttr, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 0, coords);
glEnableVertexAttribArray(0);
glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, nVtcs);
glDisableVertexAttribArray(0);
}
struct ToolButton: QToolButton {
ToolButton(const char *text): QToolButton()
{
setText(QString::fromUtf8(text));
setCheckable(true);
QFont qFont = font();
qFont.setPointSize(2 * qFont.pointSize());
setFont(qFont);
}
};
struct MatrixView: QGridLayout {
QLabel qLbls[4][4];
MatrixView();
void setText(const QMatrix4x4 &mat);
};
MatrixView::MatrixView()
{
QColor colors[4] = { Qt::red, Qt::darkGreen, Qt::blue, Qt::black };
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
QLabel &qLbl = qLbls[i][j];
qLbl.setAlignment(Qt::AlignCenter);
if (i < 3) {
QPalette qPalette = qLbl.palette();
qPalette.setColor(QPalette::WindowText, colors[j]);
qLbl.setPalette(qPalette);
}
addWidget(&qLbl, i, j, Qt::AlignCenter);
}
}
}
void MatrixView::setText(const QMatrix4x4 &mat)
{
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
qLbls[i][j].setText(QString().number(mat.row(i)[j], 'f', 3));
}
}
}
const char *const Up = "261", *const Down = "263";
const char *const Left = "266", *const Right = "267";
int main(int argc, char **argv)
{
qDebug() << "Qt Version:" << QT_VERSION_STR;
QApplication app(argc, argv);
// setup GUI
QWidget qWinMain;
QHBoxLayout qHBox;
QMatrix4x4 matCamObs; // position/orientation of observer
matCamObs.setToIdentity();
matCamObs.translate(0, 0.7, 0);
OpenGLWidget qGLViewObs(matCamObs); // observer view
qHBox.addWidget(&qGLViewObs, 1);
QVBoxLayout qVBox;
QGridLayout qGrid;
ToolButton qBtnUp(Up), qBtnLeft(Left), qBtnDown(Down), qBtnRight(Right);
qGrid.addWidget(&qBtnUp, 0, 1);
qGrid.addWidget(&qBtnLeft, 1, 0);
qGrid.addWidget(&qBtnDown, 1, 1);
qGrid.addWidget(&qBtnRight, 1, 2);
qVBox.addLayout(&qGrid);
qVBox.addWidget(new QLabel(), 1); // spacer
qVBox.addWidget(new QLabel("<b>Camera Matrix:</b>"));
MatrixView qMatView;
qMatView.setText(matCamObs);
qVBox.addLayout(&qMatView);
QMatrix4x4 matCamMap; // position/orientation of "god" cam.
matCamMap.setToIdentity();
matCamMap.translate(0, 15, 0);
matCamMap.rotate(-90, 1, 0, 0);
OpenGLWidget qGLViewMap(matCamMap, &matCamObs); // overview
qVBox.addWidget(&qGLViewMap);
qHBox.addLayout(&qVBox);
qWinMain.setLayout(&qHBox);
qWinMain.show();
qWinMain.resize(720, 400);
// setup animation
const double v = 0.5, rot = 15.0; // linear speed, rot. speed
const double dt = 0.05; // target 20 fps
QTimer qTimer;
qTimer.setInterval(dt * 1000 /* ms */);
QObject::connect(&qTimer, &QTimer::timeout,
[&]() {
// fwd and turn are "tristate" vars. with value 0, -1, or +1
const int fwd = (int)qBtnUp.isChecked() - (int)qBtnDown.isChecked();
const int turn = (int)qBtnLeft.isChecked() - (int)qBtnRight.isChecked();
moveObs(matCamObs, v * dt * fwd, rot * dt * turn);
qGLViewObs.update(); qGLViewMap.update(); qMatView.setText(matCamObs);
});
qTimer.start();
// runtime loop
return app.exec();
}
和我准备 VisualStudio 解决方案的 CMakeLists.txt：
project(QOpenGLWidgetNav)
cmake_minimum_required(VERSION 3.10.0)
set_property(GLOBAL PROPERTY USE_FOLDERS ON)
#set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
#set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)
find_package(Qt5Widgets CONFIG REQUIRED)
include_directories("${CMAKE_SOURCE_DIR}")
add_executable(testQOpenGLWidgetNav
testQOpenGLWidgetNav.cc)
target_link_libraries(testQOpenGLWidgetNav
Qt5::Widgets)
演示输出：