简单地调用Pitch()和Yaw()怎么会导致相机最终滚动()呢？

Question

我正在编写一个基本的OpenGL游戏，我有一些处理鼠标移动相机的代码。

我使用以下方法：

int windowWidth = 640;
int windowHeight = 480;

int oldMouseX = -1;
int oldMouseY = -1;

void mousePassiveHandler(int x, int y)
{
    int snapThreshold = 50;

    if (oldMouseX != -1 && oldMouseY != -1)
    {
        cam.yaw((x - oldMouseX)/10.0);
        cam.pitch((y - oldMouseY)/10.0);


        oldMouseX = x;
        oldMouseY = y;

        if ((fabs(x - (windowWidth / 2)) > snapThreshold) || (fabs(y - (windowHeight / 2)) > snapThreshold))
        {
            oldMouseX = windowWidth / 2;
            oldMouseY = windowHeight / 2;
            glutWarpPointer(windowWidth / 2, windowHeight / 2);
        }
    }
    else
    {
        oldMouseX = windowWidth / 2;
        oldMouseY = windowHeight / 2;
        glutWarpPointer(windowWidth / 2, windowHeight / 2);
    }


    glutPostRedisplay();

}

然而，在环顾四周后，你会发现相机开始“滚动”(旋转)。因为我只调用了Pitch和Yaw，所以我不明白这是怎么回事。

下面是我的Camera类使用的代码：http://pastebin.com/m20d2b01e

据我所知，我的相机“滚动”不应该发生。它应该简单地上下倾斜或左右偏航。不是打滚。

这可能是什么原因造成的？

Answer 1

恭喜你--你发现了李群理论！

是的，这是可能的。一系列转换的结果取决于它们的执行顺序。先做一个俯仰，然后做一个偏航，这与做一个偏航，然后再做一个俯仰是不同的。事实上，在无限小的偏航和俯仰的极限下，差异相当于纯滚动；一般情况要复杂一点。

(物理学家称之为“旋转群的对易关系”。)

如果你熟悉旋转矩阵，你可以很容易地计算出来。

Answer 2

您可能需要使用quaternions来合成旋转，如果还没有这样做的话。这避免了围绕3个轴旋转来确定摄影机方向时可能出现的gimbal lock问题。

Here is how to convert between them.

Answer 3

嗯，如果你一开始向地平线看，向上倾斜90度，然后向左偏航90度，然后向下倾斜90度，你看起来与开始时相同，但地平线将是垂直的(就像你向左滚动了90度)。

编辑：我认为问题在于，如果相机被当作飞机对待，偏航/俯仰/滚转将是合适的。您可能要做的是将其视为球体中的一个点，跟踪您在球体上指向摄影机的位置。而不是偏航/俯仰，使用球面坐标跟踪theta (纬度)和phi (经度)。它们可能听起来很相似，但考虑一下相机直接指向上方的极端情况。使用偏航/俯仰，您仍然可以从该直线方向自由调整偏航和俯仰。有了theta/phi，你只能向下调整theta，无论你调整了多少phi，减少theta仍然会得到一个平行于地平线的相机。这就是FPS相机的工作原理(你不能往下看太远而看后面)。

编辑2：查看您链接到的相机代码，您希望使用rotLati(float angle)和rotLongi(float angle)函数。