OpenGL - 用鼠标移动相机答案

【问题标题】：OpenGL - moving camera with mouseOpenGL - 用鼠标移动相机
【发布时间】：2011-01-13 13:09:55
【问题描述】：

我不确定该如何解释，但希望你能明白我的意思。

基本上我已经画了一个立方体，并且想拖动鼠标来查看所有的边。仅水平或垂直旋转都可以，但如果我尝试将它们结合起来，事情就会变得有点奇怪。

例如如果我垂直旋转 180 度（以获得“倒置”）然后水平拖动鼠标，那么立方体会以与鼠标运动相反的方向旋转。

这是相关代码：

double camera_angle_h = 0;
double camera_angle_v = 0;

int drag_x_origin;
int drag_y_origin;
int dragging = 0;

void display() {
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glLoadIdentity();
    gluLookAt(0.0, 0.0, 25.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);
    glRotated(camera_angle_v, 1.0, 0.0, 0.0);
    glRotated(camera_angle_h, 0.0, 1.0, 0.0);

    draw_cube();

    glFlush();
    glutSwapBuffers();
}

void mouse_click(int button, int state, int x, int y) {
    if(button == GLUT_LEFT_BUTTON) {
        if(state == GLUT_DOWN) {
            dragging = 1;
            drag_x_origin = x;
            drag_y_origin = y;
        }
        else
            dragging = 0;
    }
}

void mouse_move(int x, int y) {
    if(dragging) {
        camera_angle_v += (y - drag_y_origin)*0.3;
        camera_angle_h += (x - drag_x_origin)*0.3;
        drag_x_origin = x;
        drag_y_origin = y;
    }
}

【问题讨论】：

标签： opengl 3d

【解决方案1】：

正如其他人所说，使用四元数是解决方案。 Ken Shoemake 为图形 gems IV 中的四元数和欧拉角之间的转换提供了出色的代码（参见code samples here，参见“欧拉角转换”）。它还具有与旋转矩阵之间的转换。

如果您想使用鼠标进行旋转，可以说“黄金标准”是 Shoemake 在 Graphics Gems IV 中描述的“Arcball”界面（目前可用 here）。 Arcball 的改进版本与 Glut 库一起作为“轨迹球”分发，当点击发生在旋转球体之外时，它提供更直观的界面。它由 Gavin Bell 编写，可通过here 和here 获取。贝尔的轨迹球是Blender project 使用的方法，我认为商业包使用类似的东西。

【讨论】：

【解决方案2】：

您使用的是欧拉角，因此存在云台锁定问题。

一个简单的解决方案是将旋转存储在模型矩阵中并旋转此矩阵，而不是仅存储 2 个角度（通过使用矩阵乘法）。

查看此答案以获取更多信息： Will this cause gimbal-lock?

更复杂的解决方案是存储四元数

【讨论】：

【解决方案3】：

大多数应用程序只允许向上/向下旋转最多 90 度；否则，视图是颠倒的，是的，从左到右是颠倒的。对于大多数应用程序，旋转这么远以至于您将世界颠倒过来是没有意义的。

另外，这不是其他两位回答者所说的云台锁；万向节锁需要三个（或更多？）旋转轴。简单来说，云台锁就是当一个轴向任一方向旋转90度，使另外两个轴对齐；然后围绕其他两个轴中的任何一个旋转会产生相同的效果。维基百科页面中间的飞机图像显示得很好。

无论如何，最好的选择是将camera_angle_v 限制在范围（-90,90）；换句话说，无论何时添加或减去它，然后检查它是否大于 90 并将其设置为 90，或者如果它小于 -90 则将其设置为 -90。

还需要注意的是，过去我实际上在 v 角正好为 90 或 -90 时遇到了问题，所以我会将其钳制为 +/- 89.9。

【讨论】：

【解决方案4】：

听起来好像您的应用程序正在遭受gimbal lock 的影响。有几种方法可以解决它，最简单的方法是限制允许的旋转。

【讨论】：

【解决方案5】：

由于您使用的是 GLUT，因此您的系统上可能有处理此问题的代码。查看 trackball.c 和 trackball.h 源文件。谷歌搜索他们也会找到来源。这是一个简单的库，可以帮助您解决这个确切的问题。使用它们的一些 GLUT 示例是 dinospin、bounce 等。

【讨论】：