Як я можу орбітувати камеру щодо її цільової точки?

Я малюю сцену, де камера вільно рухається по всесвіту. Клас камери відстежує точку зору (або погляд ), положення камери та вектор вгору. Ці вектори / точки потім передаються в gluLookAt.

Панорамування та масштабування майже тривіально реалізовувати. Однак я вважаю, що обертання щодо погляду є значно більшою проблемою. Я хочу написати функцію Camera.rotate, яка займає 2 кути, той, який обертається вгору / вниз, і той, який обертається вліво / вправо вздовж уявної сфери, яка зосереджена навколо погляду в точці.

Чи є простий спосіб це зробити?

Я (коротко) читав про кватерніони, але хотів побачити, чи є простіше рішення, враховуючи відносно просту конструкцію моєї сцени.

Те, про що ви просите, називається обертанням аркболу. Кватерніони - це просте рішення, лише якщо ви розумієте, як вони працюють. Однак ви можете домогтися того ж без кватерніонів.

Попередні реквізити

Ви знаєте, як взагалі обертати об'єкти? Скажімо, у вас є об'єкт біля джерела. Чи знаєте ви, як ви його обертаєте (підказка: помножте на якусь матрицю обертання)? Якщо так, то я припускаю, що ви знаєте, що буде, якщо спершу перекласти об’єкт, а потім повернути його?

Ви повинні знати, як обчислити матрицю обертання від кутової осі (просто, як пиріг, подивіться безліч рівнянь в Інтернеті, багато з них дають вам і код)

Рішення

• Отримайте камери вгору та вправо . Зауважте, що їх слід нормалізувати.
• Дістаньте вектор від точки фокусування до камери (camPosition - Фокус). Це вектор, який ви збираєтесь обертати. Назвемо цей camFocusVector .
• Вирішіть, наскільки ви хочете обертатись у відхиленні / нахилі по відношенню до камери
• Створіть дві матриці обертання. Матриця 1-го обертання використовуватиме камеру вгору як вісь та кут похилу, які ви вирішили. 2-а матриця обертання використовуватиме праворуч від камери як вісь та крок кута , який ви вирішили.
• Тепер оберніть camFocusVector за допомогою нових матриць обертання. Тепер це ваше нове положення камери щодо походження. Ми, звичайно, хочемо, щоб це було відносно точки фокусу ...
• Додайте положення точки фокусування до camFocusVector . Це тепер нове положення камери. Перекладіть відповідним чином свою камеру.
• Нарешті, попросіть камеру зосередитись на точці фокусування, зателефонувавши на функцію lookAt ()

Коваджі

Вам доведеться шукати певні випадки або особливості, коли ваша камера перестане працювати. Наприклад, дивлячись прямо вниз / вгору. Я дозволю вам зрозуміти, як з цим боротися.

EDIT1: Як перерахувати ортонормальні вектори камери

Ви вже знаєте напрямок камери ((cameraPos - focusPoint) .normalize ()). Тепер припустимо, що вгору вашої камери дорівнює + Y (або ж, якщо ваша поточна вісь у світі - це все, що залежить від вас). Тепер просто перетнути напрямок з вгору , щоб отримати право . Зроблено? Ні! Ваш вектор вгору більше не є ортогональним для двох інших. Щоб виправити це, перехресне право з керівництвом , і ви отримаєте свій новий план .

Зауважте, що Грам-Шмідт - це дійсно те, що слід використовувати для ортонормалізації векторів.

Знову зверніть увагу на застереження, оскільки в деяких випадках це не спрацює (наприклад , паралельний напрямку вгору ).

Вам потрібна типова камера ArcBall, яка в основному є камерою, яка зберігає цільове місце розташування і дозволяє переміщати камеру "сферичним" способом навколо цієї цілі.

Це в XNA, але IIRC я ​​раніше використовував цю реалізацію, і вона працювала досить добре:

http://roy-t.nl/index.php/2010/02/21/xna-simple-arcballcamera/

Ось мій код обертання навколо точки, я виявив, що я його багаторазово використовую.

float distance;      // Straight line distance between the camera and look at point

// Calculate the camera position using the distance and angles
float camX = distance * -sinf(camAngleX*(M_PI/180)) * cosf((camAngleY)*(M_PI/180));
float camY = distance * -sinf((camAngleY)*(M_PI/180));
float camZ = -distance * cosf((camAngleX)*(M_PI/180)) * cosf((camAngleY)*(M_PI/180));

// Set the camera position and lookat point
gluLookAt(camX,camY,camZ,   // Camera position
          0.0, 0.0, 0.0,    // Look at point
          0.0, 1.0, 0.0);   // Up vector

Цей дуже простий алгоритм досягнення цього приголомшливо:

Будучи P центральною точкою, яку потрібно обертати (точка "погляд на" або "ціль"):

translate(-P)

rotate horizontal
rotate vertical

translate(P)

Я використав це та його приємно.

Джерело знайдено на сестринському сайті stackoverflow: /programming/287655/opengl-rotating-a-camera-around-a-point