OpenGL：当我移动相机时，相机会向侧面倾斜

Question

我正在尝试自己在 OpenGL 中实现一个相机（我使用 glfw 和 gml）。至于现在，我没有任何class。我稍后会创建它。所以这是我对相机运动编码的尝试；它可以通过简单的鼠标移动正常工作，但否则，相机会向侧面倾斜。我还是 OpenGL 的新手，所以我没有太多东西可以展示，但这里说明了我的问题：http://imgur.com/a/p9xXQ

我有几个（目前是全局的）变量：

float lastX = 0.0f, lastY = 0.0f, yaw = 0.0f, pitch = 0.0f;
glm::vec3 cameraPos(0.0f, 0.0f, 3.0f);
glm::vec3 cameraUp(0.0f, 1.0f, 0.0f); // As a reminder, x points to the right, y points upwards and z points towards you
glm::vec3 cameraFront(0.0f, 0.0f, -1.0f);

有了这些，我可以这样创建一个视图矩阵：

glm::mat4 view;
view = glm::lookAt(cameraPos, cameraPos + cameraFront, cameraUp);

我希望能够垂直（偏航）和横向（俯仰）移动我的相机，即在我的屏幕上向上、向下、向右、向左移动。为此，适当旋转 cameraFront 向量和 cameraUp 向量，然后用更新后的向量更新视图矩阵就足够了。

我的光标位置回调看起来像这样：

glm::vec3 rotateAroundAxis(glm::vec3 toRotate, float angle, glm::vec3 axisDirection, glm::vec3 axisPoint) { // angle in radians
    toRotate -= axisPoint;
    glm::mat4 rotationMatrix(1.0f);
    rotationMatrix = glm::rotate(rotationMatrix, angle, axisDirection);
    glm::vec4 result = rotationMatrix*glm::vec4(toRotate, 1.0f);
    toRotate = glm::vec3(result.x, result.y, result.z);
    toRotate += axisPoint;
    return toRotate;
}

void mouseCallback(GLFWwindow* window, double xpos, double ypos) {
    const float maxPitch = float(M_PI) - float(M_PI) / 180.0f;

    glm::vec3 cameraRight = -glm::cross(cameraUp, cameraFront);

    float xOffset = xpos - lastX;
    float yOffset = ypos - lastY;
    lastX = xpos;
    lastY = ypos;

    float sensitivity = 0.0005f;
    xOffset *= sensitivity;
    yOffset *= sensitivity;

    yaw += xOffset; // useless here
    pitch += yOffset;

    if (pitch > maxPitch) {
        yOffset = 0.0f;
    }
    if (pitch < -maxPitch) {
        yOffset = 0.0f;
    }

    cameraFront = rotateAroundAxis(cameraFront, -xOffset, cameraUp, cameraPos);
    cameraFront = rotateAroundAxis(cameraFront, -yOffset, cameraRight, cameraPos);
    cameraUp = rotateAroundAxis(cameraUp, -yOffset, cameraRight, cameraPos);
}

正如我所说，它适用于简单的上下、左右相机移动，但当我开始以圆圈或像疯子一样移动鼠标时，相机开始纵向旋转（滚动）。

我试图强制 cameraRight.y = cameraPos.y 使 cameraRight 向量不会因数值错误而倾斜 upwards/downwards 但它并没有解决问题。我还尝试添加一个（全局）cameraRight 向量来跟踪它而不是每次都计算它，所以函数的结尾如下所示：

cameraFront = rotateAroundAxis(cameraFront, -xOffset, cameraUp, cameraPos);
cameraRight = rotateAroundAxis(cameraRight, -xOffset, cameraUp, cameraPos);
cameraFront = rotateAroundAxis(cameraFront, -yOffset, cameraRight, cameraPos);
cameraUp = rotateAroundAxis(cameraUp, -yOffset, cameraRight, cameraPos);

但是并没有解决问题。有什么建议吗？

Answer 1

您的全局 X 轴似乎在右侧，Y 轴在屏幕深处，Z 轴在上。和你本地的相机轴系统是相似的。
期望的行为是在当前位置上旋转相机，左右鼠标移动是围绕 global Z 旋转，上下鼠标移动是围绕 local X. 围绕这些旋转思考一下，直到你很好地理解它们，以及为什么一个围绕全局方向而另一个围绕局部方向。想象一个安全摄像头及其运动，以可视化轴系统和旋转。

目标是通过lookAt函数获取用于定义视图转换的参数。

首先围绕局部X旋转。我们通过反转当前View-matrix将这个局部向量转换为全局轴系，你调用view

glm::vec3 currGlobalX = glm::normalize((glm::inverse(view) * glm::vec4(1.0, 0.0, 0.0, 0.0)).xyz);

我们不仅需要旋转cameraUp向量，还需要旋转全局坐标中定义的current target，你说的cameraPos + cameraFront:

cameraUp = rotateAroundAxis(cameraUp, -yOffset, currGlobalX, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f)); //vector, not needed to translate
cameraUp = glm::normalize(cameraUp);
currenTarget = rotateAroundAxis(currenTarget, -yOffset, currGlobalX, cameraPos); //point, need translation

现在绕全局 Z 轴旋转

cameraUp = rotateAroundAxis(cameraUp, -xOffset, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f), glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f)); //vector, not needed to translate
cameraUp = glm::normalize(cameraUp);
currenTarget = rotateAroundAxis(currenTarget, -xOffset, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f), cameraPos); //point, need translation

最后，更新view：

view = glm::lookAt(cameraPos, currenTarget, cameraUp);

OpenGL：当我移动相机时，相机会向侧面倾斜

OpenGL: Camera tilts sideways when I move it

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glm-math