发生相机变换时场景渲染不稳定

Question

我最近切换到 GLM 来管理我的矩阵和向量，但是当我更改我的变量（例如摄像机角度或位置）时，整个渲染场景变得混乱。

除了伸个懒腰真不知道怎么形容了

问题：

"Camera" 平移相机等变换会导致奇怪的 atypical/unexpected 变化。通常，当像 X 和 Y 这样的相机平移变量偏离“0”时

注：

我过去常常对 Qt 的 QMatrix4x4 和 QVector3D 数据类型执行这些非常相同类型的转换，而不是 glm::mat4x4 和 glm::vec4， 并且它有效很好

这是我在渲染函数中实现相机的方式（alpha 和 beta 是旋转变量，默认情况下 = 0，camX 和 camY 是平移变量，默认情况下也 = 0）：

glm::mat4x4 mMatrix;
glm::mat4x4 vMatrix;

glm::mat4x4 cameraTransformation;
cameraTransformation = glm::rotate(cameraTransformation, glm::radians(alpha)/*alpha*(float)M_PI/180*/, glm::vec3(0, 1 ,0));
cameraTransformation = glm::rotate(cameraTransformation, glm::radians(beta)/*beta*(float)M_PI/180*/, glm::vec3(1, 0, 0));

glm::vec4 cameraPosition = (cameraTransformation * glm::vec4(camX, camY, distance, 0));
glm::vec4 cameraUpDirection = cameraTransformation * glm::vec4(0, 1, 0, 0);

vMatrix = glm::lookAt(glm::vec3(cameraPosition[0],cameraPosition[1],cameraPosition[2]), glm::vec3(camX, camY, 0.0), glm::vec3(cameraUpDirection[0],cameraUpDirection[1],cameraUpDirection[2]));

glm::mat4x4 glmat = pMatrix * vMatrix * mMatrix;
QMatrix4x4 qmat = QMatrix4x4(glmat[0][0],glmat[0][1],glmat[0][2],glmat[0][3],
                             glmat[1][0],glmat[1][1],glmat[1][2],glmat[1][3],
                             glmat[2][0],glmat[2][1],glmat[2][2],glmat[2][3],
                             glmat[3][0],glmat[3][1],glmat[3][2],glmat[3][3]);
shaderProgram.bind();
shaderProgram.setUniformValue("mvpMatrix", qmat);

我这样设置投影矩阵（fov = 30 度）：

pMatrix = glm::perspective( glm::radians(fov), (float)width/(float)height, (float)0.001, (float)10000 );

我的矩阵在使用时看起来像这样：

这是它的外观示例

在任何更改之前，所有值均为 0：

当 camX 变为 14 时（注意，我没有旋转我的相机！）：

Answer 1

我犯了一个非常愚蠢的错误！

在尝试将我的 glm::mat4x4 转换为 QMatrix4x4 时，我不小心调换了行和列。

我需要更改：

QMatrix4x4 qmat = QMatrix4x4(glmat[0][0],glmat[0][1],glmat[0][2],glmat[0][3],
                             glmat[1][0],glmat[1][1],glmat[1][2],glmat[1][3],
                             glmat[2][0],glmat[2][1],glmat[2][2],glmat[2][3],
                             glmat[3][0],glmat[3][1],glmat[3][2],glmat[3][3]);

至：

QMatrix4x4 qmat = QMatrix4x4(glmat[0][0],glmat[1][0],glmat[2][0],glmat[3][0],
                             glmat[0][1],glmat[1][1],glmat[2][1],glmat[3][1],
                             glmat[0][2],glmat[1][2],glmat[2][2],glmat[3][2],
                             glmat[0][3],glmat[1][3],glmat[2][3],glmat[3][3]);

Answer 2

glm::mat4x4 cameraTransformation;
cameraTransformation = glm::rotate(cameraTransformation, glm::radians(alpha)/*alpha*(float)M_PI/180*/, glm::vec3(0, 1 ,0));
cameraTransformation = glm::rotate(cameraTransformation, glm::radians(beta)/*beta*(float)M_PI/180*/, glm::vec3(1, 0, 0));

这可以通过使用矩阵乘法和使用不同的 glm 调用来简化：

glm::mat4x4 cameraTransformation =
glm::rotate(glm::radians(alpha), glm::vec3(0,1,0)) *
glm::rotate(glm::radians(beta), glm::vec3(1,0,0));

下一个：

glm::vec4 cameraPosition = (cameraTransformation * glm::vec4(camX, camY, distance, 0));
glm::vec4 cameraUpDirection = cameraTransformation * glm::vec4(0, 1, 0, 0);

在矢量的 w 分量中有一个零表示该矢量是一个方向，而不是一个位置。然而，您正在获得一个位置向量作为输出。这恰好有效，因为cameraTransformation只有旋转操作，没有平移操作，但最好清楚：

glm::vec3 cameraPosition = glm::vec3(cameraTransformation * glm::vec4(camX, camY, distance, 1));

注意-我使用的是 vec3 而不是 vec4，因为我就是喜欢这样做。

对于下一部分，您实际上需要方向向量而不是位置向量，因此 w 分量中应该有一个零。仍然将它转换为 vec3，因为在我看来它更清晰。

glm::vec3 cameraUpDirection = glm::vec3(cameraTransformation * glm::vec4(0, 1, 0, 0));

下一个：

vMatrix=
glm::lookAt(glm::vec3(cameraPosition[0],cameraPosition[1],cameraPosition[2]),
glm::vec3(camX, camY, 0.0),
glm::vec3(cameraUpDirection[0],cameraUpDirection[1],cameraUpDirection[2]));

Glm 允许您将 vec3 作为构造函数参数传递给 vec4，因此您可以像这样缩短代码：

vMatrix=
glm::lookAt(glm::vec3(cameraPosition),
glm::vec3(camX, camY, 0.0),
glm::vec3(cameraUpDirection));

但我们甚至不需要这样做，因为我将变量更改为 vec3s 而不是 vec4s:

vMatrix= glm::lookAt(cameraPosition, glm::vec3(camX, camY, 0.0), cameraUpDirection);

最后，您可以使用 .x、.y、.z、.w 而不是 [] 运算符，我认为它更安全，更易于阅读。

发生相机变换时场景渲染不稳定

Scene rendering wonky when camera transformations occur

c++

matrix

camera

transformation

glm-math