OpenGL：相机和对象

Question

我正在开发一些游戏来学习 OpenGL。

我正在尝试实现一种拾取对象的方法（例如拾取斧头、枪等）。

这个想法是，即使在相机移动或旋转之后，这个对象也会固定在相机前面。

我目前取得的成就

当我向前、向后、向左、向右、向上或向下移动时，我可以让对象跟随我，方法是将其设置在相机正前方。

但是……当相机旋转/倾斜（向上、向下、向左、向右……）时，问题就开始了。

在这种情况下，一切正常（向上、向下、向左、向右、向右倾斜、向左倾斜......所有这些操作都转化为围绕 x、y、z 轴的旋转），直到我组合了几个旋转，例如向后旋转 180 度，然后尝试向上旋转（在我们的语言中：在 Z 轴上旋转 180 度，然后在 X 轴上旋转）。

对象开始以一种奇怪的行为围绕自身旋转。如果我在 Z 轴上向后旋转 -180 度（=再次向前看）然后向上看（围绕 X 轴旋转），则对象旋转良好。

我的游戏实现

相机有 4 个向量，每个对象有 4 个向量：原点、x、y 和 z（表示对象坐标系）。

为了向前移动相机，我从当前位置减去 z 轴

其他方向也一样。

为了使相机倾斜，例如向右倾斜，我只计算围绕 Z 轴的旋转并应用于 X、Y 轴。

注意：世界上的运动在各个方向和角度都很好。

这是我用来在世界中定位对象的（相关）代码。在绘制它们之前，我首先将它们放在它们的原点（回想一下：我将原点和 x、y、z 轴保存到我的所有对象），然后做一些缩放以适合我想要的大小：

// translate to position
gl.glTranslatef((float)origin.x, (float)origin.y, (float)origin.z);
// scale to size
gl.glScalef((float)size.x, (float)size.y, (float)size.z);
// apply rotation around the object's axes
gl.glRotatef(xrot, (float)x.x, (float)x.y, (float)x.z);
gl.glRotatef(yrot, (float)y.x, (float)y.y, (float)y.z);
gl.glRotatef(zrot, (float)z.x, (float)z.y, (float)z.z);

已编辑：

这是我计算角度的方式：

Math.toDegrees(Math.acos(v1.dot(v2))) // dot is a simple dot product

Answer 1

让我向您介绍一种叫做“矩阵”的东西：

float matrix[16];

矩阵是一个简单的数组，旨在以 OpenGL 可以理解的格式将所有四个向量存储在一个简洁的包中。您可以通过以下方式将向量存储在矩阵中：

matrix[0] = getAxisX().getX();
matrix[1] = getAxisX().getY();
matrix[2] = getAxisX().getZ();
matrix[3] = 0.0;

matrix[4] = getAxisY().getX();
matrix[5] = getAxisY().getY();
matrix[6] = getAxisY().getZ();
matrix[7] = 0.0;

matrix[8] = getAxisZ().getX();
matrix[9] = getAxisZ().getY();
matrix[10] = getAxisZ().getZ();
matrix[11] = 0.0;

matrix[12] = getOrigin().getX();
matrix[13] = getOrigin().getY();
matrix[14] = getOrigin().getZ();
matrix[15] = 1.0;

您可以在每次要将数据传递给 OpenGL 时将其复制到一个矩阵中，也可以通过采用矩阵作为现在将数据存储在对象中的标准方式来为自己省去很多麻烦。

（请注意，0.0 和 1.0 常量很重要，原因我不会在这里讨论。）

然后简单地替换：

gl.glTranslatef((float)origin.x, (float)origin.y, (float)origin.z);

有了这个：

gl.glMultMatrixf(matrix);

如果您的 OpenGL 版本按我预期的方式工作，它应该会为您完成平移和旋转。