如何在 OpenGL 中实现基本的相机操作？答案

【问题标题】：How do I implement basic camera operations in OpenGL?如何在 OpenGL 中实现基本的相机操作？
【发布时间】：2012-05-15 22:33:40
【问题描述】：

我正在尝试使用 OpenGL 实现一个应用程序，我需要实现基本的相机运动：轨道、平移和缩放。

为了让它更清晰一点，我需要类似 Maya 的相机控制。由于应用程序的性质，我不能使用“转换场景以使其看起来像相机移动”这样的好方法。所以我坚持使用变换矩阵、gluLookAt 等。

我知道缩放非常简单，我只需要挂钩到眼睛矢量的深度分量 (gluLookAt)，但我不太确定如何实现另外两个，平移和轨道。有人做过吗？

【问题讨论】：

标签： opengl graphics camera

【解决方案1】：

我不能使用“转换场景以使其看起来像相机移动”这样的好方法

OpenGL 没有摄像头。所以你最终会这样做。

我知道缩放很简单，我只需要挂钩到眼睛矢量的深度分量 (gluLookAt)，

这不是 Zoom，这是多莉。缩放意味着改变投影体积的限制，即正射投影的范围，或透视的视野。

【讨论】：

谢谢，我实际上并不完全确定我使用的名称。所以“Zoom”就是多莉，其他名字对吗？
是的，如果您将平移称为将相机旋转到位，轨道运动是指让相机围绕始终面向它的对象旋转。多莉意味着移动相机（也沿着观察轴）。请注意，所有这些也适用于正交投影。但是沿观察轴的相机小车不会改变正交图像，而使用透视它会“放大”对象。然而，缩放正在改变视图限制，并且适用于正交和透视。

【解决方案2】：

gluLookAt，您已经遇到过，是您的解决方案。前三个参数是相机的位置 (x,y,z)，接下来的三个是相机的中心（它正在看的点），最后三个是向上向量（通常是 (0,1,0)），它定义相机的 y-z 平面。*

这很简单：你只需 glLoadIdentity();，调用 gluLookAt(...)，然后像往常一样绘制你的场景。就个人而言，我总是自己在 CPU 中进行所有计算。我发现环绕一个点是一项极其常见的任务。我的模板 C/C++ 代码使用球坐标，看起来像：

double camera_center[3] = {0.0,0.0,0.0};
double camera_radius = 4.0;
double camera_rot[2] = {0.0,0.0};
double camera_pos[3] = {
    camera_center[0] + camera_radius*cos(radians(camera_rot[0]))*cos(radians(camera_rot[1])),
    camera_center[1] + camera_radius*                            sin(radians(camera_rot[1])),
    camera_center[2] + camera_radius*sin(radians(camera_rot[0]))*cos(radians(camera_rot[1]))
};
gluLookAt(
       camera_pos[0],   camera_pos[1],   camera_pos[2],
    camera_center[0],camera_center[1],camera_center[2],
    0,1,0
);

很明显，您可以调整 camera_radius，这将改变相机的“缩放”，camera_rot，这将改变相机围绕其轴的旋转，或 camera_center，这将改变相机绕轨道运行的点。

*另外一个棘手的问题是准确地了解这意味着什么。澄清一下，因为缺乏互联网：

位置是摄像机的 (x,y,z) 位置。非常简单。
中心是相机聚焦的 (x,y,z) 点。您基本上是沿着一条假想的射线从位置到中心观察。
现在，您的摄像头仍可能朝任何方向围绕此向量（例如，它可能是倒置的，但仍沿同一方向看）。上向量是一个向量，不是一个位置。它与从该位置到中心的那个假想矢量一起形成一个平面。这是相机的 y-z 平面。

【讨论】：