使用 glm::Quat(ernions) 模拟 gluLookAt

Question

我一直在尝试模拟gluLookAt功能，但使用四元数。我的每个游戏对象都有一个翻译组件。该组件存储对象的位置（glm::vec3），旋转（glm::quat）和比例（glm::vec3）。摄像机在每次刻度时计算其位置，执行以下操作：

// UP = glm::vec3(0,1,0); 
//FORWARD = glm::vec3(0,0,1);
cameraPosition = playerPosition - (UP * distanceUP) - (FORWARD * distanceAway);

这个位置代码是按扩展工作的，摄像机放置在玩家身后 3 米处，向上 1 米处。现在，相机的四元数设置为以下内容：

//Looking at the player's feet  
cameraRotation = quatFromToRotation(FORWARD, playerPosition); 

渲染引擎现在采用这些值并生成 ViewMatrix（相机）和模型矩阵（播放器），然后渲染场景。代码如下所示：

 glm::mat4 viewTranslationMatrix = 
         glm::translate(glm::mat4(1.0f), cameraTransform->getPosition());
 glm::mat4 viewScaleMatrix = 
         glm::scale(glm::mat4(1.0f), cameraTransform->getScale());
 glm::mat4 viewRotationMatrix = 
         glm::mat4_cast(cameraTransform->getRotation());
 viewMatrix = viewTranslationMatrix * viewRotationMatrix * viewScaleMatrix;

quatFromToRotation（glm：：vec3

from， glm：：vec3 to） 定义为：

glm::quat quatFromToRotation(glm::vec3 from, glm::vec3 to)
{
    from = glm::normalize(from); to = glm::normalize(to);
    float cosTheta = glm::dot(from, to);
    glm::vec3 rotationAxis;
    if (cosTheta < -1 + 0.001f)
    {
        rotationAxis = glm::cross(glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f), from);
        if (glm::length2(rotationAxis) < 0.01f)
            rotationAxis = glm::cross(glm::vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f), from);
        rotationAxis = glm::normalize(rotationAxis);
        return glm::angleAxis(180.0f, rotationAxis);
    }
    rotationAxis = glm::cross(from, to);
    float s = sqrt((1.0f + cosTheta) * 2.0f);
    float invis = 1.0f / s;
    return glm::quat(
            s * 0.5f,
            rotationAxis.x * invis,
            rotationAxis.y * invis,
            rotationAxis.z * invis
        );
}

我遇到的问题是相机旋转设置不正确。无论玩家身在何处，摄像机的前进方向始终为 （0,0，-1）

Answer 1

你的问题出在这条线上

//Looking at the player's feet  
cameraRotation = quatToFromRotation(FORWARD, playerPosition);

您需要从摄像机位置看向玩家的脚 - 而不是从"玩家上方一米"（假设玩家最初执行此操作时处于 （0,0,0） 处）。将FORWARD替换为cameraPosition：

cameraRotation = quatToFromRotation(cameraPosition, playerPosition);

编辑我相信您的quatToFromRotation函数也有错误。 请参阅 https://stackoverflow.com/a/11741520/1967396 以获取四元数旋转的非常好的解释（和一些伪代码）。