如何成功地处理OpenGL的gluLookAt功能？

Question

尝试在我的python和pygame 3D OpenGL游戏中实现3D漫游相机是我一直在做的事情，但我遇到了一个障碍。每次我尝试使用gluLookAt函数时，相机就会抓狂，在x和z坐标迅速增加的同时，从负坐标切换到正坐标。我正在尝试的游戏只是一个平坦的表面，你走来走去。我已经实现了所有的移动控制，但不是相机。

以下是那些不想阅读我所有代码的人的一些总结代码：

while True:
    matrix = glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX)
    camera_x = matrix[3][0]
    camera_y = matrix[3][1]
    camera_z = matrix[3][2]

    # the 3-6 ones are what the camera is looking at
    gluLookAt(camera_x, camera_y, camera_z, 0, 0, 0, 0, 1, 0)
    print("({}, {}, {})".format(int(-camera_x), int(-camera_y), int(-camera_z)))

如果上面的代码无法解决这个问题，下面是我的完整代码：

import pygame
from pygame.locals import *
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
import os

speed = .5

def enviroment():
    glBegin(GL_QUADS)
    for surface in surfaces:
        for vertex in surface:
            glColor3fv((1, 0, 0))
            glVertex3fv(verticies[vertex])
    glEnd()

    glBegin(GL_LINES)
    for edge in edges:
        for vertex in edge:
            glColor3fv((0, 1, 1))
            glVertex3fv(verticies[vertex])
    glEnd()


def main():
    pygame.init()
    display = (800, 600)
    pygame.display.set_mode(display, DOUBLEBUF | OPENGL)

    gluPerspective(45, (display[0] / display[1]), 0.1, 400)

    glTranslatef(0.0, -3, -150)

    glRotatef(0, 0, 0, 0)

    while True:
        press = pygame.key.get_pressed()

        matrix = glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX)
        camera_x = matrix[3][0]
        camera_y = matrix[3][1]
        camera_z = matrix[3][2]

        # the 3-6 ones are what the camera is looking at
        gluLookAt(camera_x, camera_y, camera_z, 0, 0, 0, 0, 1, 0)

        print("({}, {}, {})".format(int(-camera_x), int(-camera_y), int(-camera_z)))

        if press[pygame.K_UP]:
            glTranslatef(0, -speed, 0)
        elif press[pygame.K_DOWN]:
            glTranslatef(0, speed, 0)

        elif press[pygame.K_w]:
            glTranslatef(0, 0, speed)
        elif press[pygame.K_s]:
            glTranslatef(0, 0, -speed)
        elif press[pygame.K_a]:
            glTranslatef(speed, 0, 0)
        elif press[pygame.K_d]:
            glTranslatef(-speed, 0, 0)

        for event in pygame.event.get():
            if event.type == pygame.QUIT:
                pygame.quit()
                quit()
            elif event.type == KEYDOWN:
                if event.key == K_UP:
                    glTranslatef(0, -speed, 0)
                elif event.key == K_DOWN:
                    glTranslatef(0, speed, 0)

                elif event.key == K_w:
                    glTranslatef(0, 0, speed)
                elif event.key == K_s:
                    glTranslatef(0, 0, -speed)

        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
        enviroment()
        pygame.display.flip()
        pygame.time.wait(10)

main()

任何帮助都将不胜感激！

Answer 1

首先，我不知道你是出于什么原因使用游戏的。OpenGL和GLUT (OpenGL Utility )结合在一起，几乎所有你可能需要的3D图形(尤其是在初学者级别)。所以，如果你想从3D图形开始，过剩几乎就是你所需要的一切。

关于gluLookAt函数:该函数本身包含9个参数，如果您想控制摄像机的位置，则需要使用前三个参数操作：

gluLookAt(eyeX, eyeY, eyeZ, ...)

若要将相机围绕对象旋转(位于0、0、0处)，您需要更改eyeX、eyeY和eyeZ，以便它们的平方之和为1(或其他值，取决于相机距离对象的距离)：

eyeX^2 + eyeY^2 + eyeZ^2 = 1

这是需要满足的，因为这是一个三维球体的方程。

首先，您可以将eyeY变量设置为0，这样相机将只在物体周围的平面上旋转。那么，我们需要满足这一说法：

eyeX^2 + eyeZ^2 = 1

这是一个球面投影到2D -一个圆的方程。

让我们介绍一个角度α，它将代表我们的相机的位置。为了控制相机如何围绕物体旋转，我们将改变这个角度。

)

所以现在，我们需要把这个角度转换成坐标，用于OpenGL的函数中。

这可以用三角函数来完成。Sin(α)将表示我们的Z轴值，Cos(α) -我们的X轴值.这段代码会将我们的角度转换为坐标：

eyeZ = math.sin(alpha)
eyeX = math.cos(alpha)

所以现在我们只需要使用gluLookAt函数：

gluLookAt(eyeX, 0, eyeZ, 0, 0, 0, 0, 1, 0)

要移动相机，你需要以任何你喜欢的方式改变α角度。

要做更复杂的相机管理，你将需要解决的不是圆等式，而是球相等，并使用两个角度，而不是一个。

这是一项艰巨的任务，但我可以推荐您查看TRON项目(https://github.com/leviathan117/TRON/)。这是一个面向初学者的3D图形Python库，它已经编写了许多这些任务，所以您可以使用库本身或者打开库的代码从内部查看一切如何工作。