我试图了解光线追踪中的向上矢量是什么，但我不确定我是否正确理解它。向上向量是否用于获取图像平面？我将得到“正确的向量”，使向上向量和前向向量（=目标 - 原点）之间的叉积。它还有其他动机吗？一个很好的例子可以帮助我理解它。
【问题讨论】：
标签： graphics raytracing
让我们修改一下如何构建这些向量：
首先，您的前向矢量非常简单：vec3 forward = vec3(camPos - target) 即您的相机面向的相反方向，其中目标是 3d 空间中的一个点，而 camPos 是您相机的当前位置。
现在您无法仅使用一个向量来定义笛卡尔坐标系，因此我们需要另外两个来描述相机/光线追踪器视图的坐标系。所以让我们找到一个垂直于前向向量的向量。可以通过以下方式找到此类向量：vec3 v = cross(anyVec, forward)。事实上，您可以使用随机向量（前向和空向量除外）来获得所需的第二个方向，但这并不方便。我们希望当沿 z 轴 (0, 0, 1) 看时，“右”被描述为 (1, 0, 0)。 vec3 right = cross(yAxis, forward) 和 vec3 yAxis = (0, 1, 0) 也是如此。如果你改变你的前向矢量而不是沿着 z 轴看，你的右矢量也会改变，类似于你改变方向时你的“右”如何改变。
所以现在只剩下一个向量来描述我们相机的方向。这个向量必须垂直于右向量和前向量。可以通过以下方式找到此类向量：vec3 up = cross(forward, right)。这个向量描述了相机的“向上”。
请注意，前向、右向和上向向量需要归一化。
如果你倒立，你的向上向量将是(0, -1, 0)，因此会描述你看到的一切都是颠倒的，而其他两个向量将完全一样。如果您以 90° 角观察地板，您的上矢量将是 (0, 0, 1)，您的前向矢量将是 (0, 1, 0)，而您的右矢量将保持在 (1, 0, 0)。因此，向上矢量的功能或“动机”是我们需要它来描述相机的方向。你需要它来“点头”相机，即调整它的俯仰。
向上向量是用来获取图像平面的吗？
向上向量用于描述相机的方向或场景中的视图。我假设您使用的是通过“查看方法”生成的视图矩阵。应用视图矩阵时，您不会旋转相机。您正在旋转所有对象/顶点。相机始终面向同一方向（通常沿负 z 轴）。更多信息您可以访问：https://www.scratchapixel.com/lessons/3d-basic-rendering/ray-tracing-generating-camera-rays/generating-camera-rays
【讨论】：
将世界空间坐标转换为视图空间的矩阵称为视图矩阵。观察矩阵是由眼点、观察方向或目标点和向上向量构成的观察矩阵。
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【讨论】：