将相机变换应用于 OpenGL

Question

我正在尝试为 3D OpenGL 项目创建一个相机类。但是我无法弄清楚如何将相机实际应用到我的场景中。我有这些相机功能（除其他外）：

void Camera::update(){
    glm::vec3 direction(cos(_verticalAngle) * sin(_horizontalAngle), sin(_verticalAngle), cos(_verticalAngle) * cos(_horizontalAngle));

    glm::vec3 right = glm::vec3(sin(_horizontalAngle - 3.14f/2.0f), 0, cos(_horizontalAngle - 3.14f/2.0f));

    glm::vec3 up = glm::cross(right, direction);

    _projectionMatrix = glm::perspective(_FoV, float(VIEWPORT_X) / float(VIEWPORT_Y), 0.1f, 250.0f);
    _viewMatrix = glm::lookAt(_position, _position + direction, up);
}
glm::mat4 Camera::getProjectionMatrix(){
    return _projectionMatrix;
}
glm::mat4 Camera::getViewMatrix(){
    return _viewMatrix;
}

它们是根据教程创建的，但我不确定它们是否有效，因为我无法测试它们。我想要做的是让 OpenGL 使用视图和投影矩阵来模拟相机。我究竟如何告诉 OpenGL 使用这些投影和视图矩阵，以便它正确地模拟与模型转换分开的相机？我知道 OpenGL 默认不接受 glm 矩阵，但我在一些教程中看到过这种类型的东西：

glm::mat4 ProjectionMatrix = getProjectionMatrix();
glm::mat4 ViewMatrix = getViewMatrix();
glm::mat4 ModelMatrix = glm::mat4(1.0);
glm::mat4 MVP = ProjectionMatrix * ViewMatrix * ModelMatrix;

glUniformMatrix4fv(MatrixID, 1, GL_FALSE, &MVP[0][0]);

但是 glUniformMatrix4fv（我认为它应用了相机变换？）对我来说毫无意义。它总是与着色器有关，而我没有。我目前只有一个线框测试网格。有人可以为我提供这个问题的代码 sn-p 吗？

Answer 1

如果您不使用着色器，请使用 glLoadMatrixf()，如果您只想乘以当前矩阵，请使用 glMultMatrixf()，当前矩阵模式可以切换使用 glMatrixMode(GL_PROJECTION 或 GL_MODELVIEW)；例如（这是你的代码）：

lm::mat4 ProjectionMatrix = getProjectionMatrix();

//setup projection matrix for opengl
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glMultMatrixf(glm::value_ptr(ProjectionMatrix));
or:
glMultMatrixf(&ProjectionMatrix[0][0]);

编辑：

如果您想对模型应用变换：（model_view 组合在固定功能中）

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadMatrixf(&viewMatrix[0][0]); 
glMultMatrixf(&modelTransform[0][0]);   //model * view
Draw_your_model();

您可能需要像这样设置您的转换： glm::translate(modelTransform,-10,-10,-10);所以你的模型将在 (10,10,10)

Answer 2

我不知道如何使用 GLM，但我可以帮助处理常规的 OpenGL 部分。

glUniformMatrix4fv 在特定着色器程序中由 MatrixID 指定的位置更新 4x4 统一矩阵。

我建议使用Learning Modern 3D Graphics Programming，它既可以作为参考，也可以作为指南。

有关如何在 GLSL 着色器程序中使用这些制服的讨论，请参阅： Learning Modern 3D Graphics Programming - Chapter 3

Answer 3

根据您的代码，您应该执行以下操作：

glm::mat4 ProjectionMatrix = getProjectionMatrix();
glm::mat4 ViewMatrix = inverse(getViewMatrix());//view(camera) must be inverse(if you don't already do it)
glm::mat4 ModelMatrix = glm::mat4(1.0);
glm::mat4 MVP = ProjectionMatrix * ViewMatrix * ModelMatrix;

glUniformMatrix4fv(MatrixID, 1, GL_FALSE, value_ptr(MVP));//use value_ptr method to pass matrix pointer

另外，为了设置适当的相机矩阵，我建议使用 lookAt() GLM 内置方法来计算 eye、dir、up 并将它们组合成最终矩阵。