理解 glm::lookAt()

Question

我正在按照 tutorial 学习 OpenGL，其中他们使用

glm::lookAt()

函数来构建视图，但我无法理解

glm::lookAt()

的工作原理，显然，没有 GLM 的详细文档。谁能帮我了解

glm::lookAt()

的参数和工作原理吗？

GLM 文档说：

detail::tmat4x4<T> glm::gtc::matrix_transform::lookAt   
(   
    detail::tvec3< T > const &  eye,
    detail::tvec3< T > const &  center,
    detail::tvec3< T > const &  up 
)

我目前的理解是相机位于

eye

并且面向

center

。 （而且我不知道

up

是什么）

Answer 1

up

向量基本上是定义世界“向上”方向的向量。在几乎所有正常情况下，这将是向量

(0, 1, 0)

，即朝向正 Y。

eye

是相机视点的位置，

center

是您正在查看的位置（位置）。如果您想使用方向向量

D

而不是中心位置，您可以简单地使用

eye + D

作为中心位置，其中

D

可以是单位向量。

至于内部工作原理，或者更多细节，这是构建视图矩阵的常用基本函数。尝试阅读 gluLookAt() 的文档，它在功能上是等效的。

Answer 2

此处，

Up

向量定义了 3D 世界中的“向上”方向（对于此相机）。例如，

vec3(0, 0, 1)

的值表示Z轴指向上方。

Eye

是虚拟 3D 相机所在的点。

并且

Center

是相机所注视的点（场景的中心）。

理解某件事的最好方法就是自己动手去做。以下是如何使用 3 个向量构建相机变换：

Eye

、

Center

和

Up

。

LMatrix4 LookAt( const LVector3& Eye, const LVector3& Center, const LVector3& Up )
{
    LMatrix4 Matrix;

    LVector3 X, Y, Z;

创建新的坐标系：

    Z = Eye - Center;
    Z.Normalize();
    Y = Up;
    X = Y.Cross( Z );

重新计算

Y = Z cross X

:

    Y = Z.Cross( X );

叉积的长度等于平行四边形的面积，即< 1.0 for non-perpendicular unit-length vectors; so normalize

X

，

Y

这里：

    X.Normalize();
    Y.Normalize();

将所有内容放入生成的 4x4 矩阵中：

    Matrix[0][0] = X.x;
    Matrix[1][0] = X.y;
    Matrix[2][0] = X.z;
    Matrix[3][0] = -X.Dot( Eye );
    Matrix[0][1] = Y.x;
    Matrix[1][1] = Y.y;
    Matrix[2][1] = Y.z;
    Matrix[3][1] = -Y.Dot( Eye );
    Matrix[0][2] = Z.x;
    Matrix[1][2] = Z.y;
    Matrix[2][2] = Z.z;
    Matrix[3][2] = -Z.Dot( Eye );
    Matrix[0][3] = 0;
    Matrix[1][3] = 0;
    Matrix[2][3] = 0;
    Matrix[3][3] = 1.0f;

    return Matrix;
}

Answer 3

设置

camera

（或

eye

）和

target

（

center

）后，使

camera

面向

target

，我们仍然可以旋转

camera

来获得不同的图片，所以这里是

up

向量，使

camera

固定且不能旋转。

Answer 4

detail::tmat4x4<T> glm::gtc::matrix_transform::lookAt   
(   
    detail::tvec3< T > const &  //eye position in worldspace
    detail::tvec3< T > const &  //the point where we look at
    detail::tvec3< T > const &  //the vector of upwords(your head is up)
)

也许您需要检查三个坐标： 对象（或模型）坐标，世界坐标和相机（或视图）坐标。