如何将平面设置为与相机具有相同的旋转？

Question

我想要一棵树的广告牌，始终面向相机。

目前，我只是使用glRotatef() 并将树的偏航旋转到相机的偏航：

glRotatef(camera.yaw(), 0f, 1f, 0f);

但是，不幸的是，这不起作用。

这棵树似乎在向右转，而它应该向左转。

我已经尝试过反转旋转，但这不起作用。

 glRotatef(-camera.yaw(), 0f, 1f, 0f);
OR
 glRotatef(camera.yaw(), 0f, -1f, 0f);

我总是可以求助于做一个交叉的广告牌（就像我在草地上做的那样），但是放大它看起来很糟糕。我宁愿仅将其用作最后的手段。

我也可以使用 3D 模型作为替代方案，但是我发现这要困难得多，而且它在显卡上的消耗也大得多。

我已经尝试过寻找here 的答案，但这不仅令人困惑，而且它也适用于 Flash，而且似乎甚至没有接近告诉如何为其他语言做到这一点。

如果需要（无论出于何种原因），我的整个渲染代码是：

public void render(){
    Main.TerrainDemo.shader.start();
    glPushMatrix();
    glDisable(GL_LIGHTING);
    glTranslatef(location.x * TerrainDemo.scale, location.y, location.z * TerrainDemo.scale); //Scale is the size of the map: More players online = bigger map.
    TexturedModel texturedModel = TerrainDemo.textModel;
    RawModel model = texturedModel.getRawModel();
    glDisable(GL_CULL_FACE);
    GL30.glBindVertexArray(model.getVaoID());
    GL20.glEnableVertexAttribArray(0);
    GL20.glEnableVertexAttribArray(1);
    GL13.glActiveTexture(GL13.GL_TEXTURE0);
    GL11.glBindTexture(GL11.GL_TEXTURE_2D, TerrainDemo.textModel.getTexture().getID());
    glScalef(size.x, size.y, size.z);
    glColor4f(0, 0, 0, 0.5f); //0,0,0, because of the shaders.
    glRotatef(Main.TerrainDemo.camera.yaw(), 0f, 1f, 0f);
    glDrawElements(GL_TRIANGLES, model.getVertexCount(), GL11.GL_UNSIGNED_INT, 0);

    GL20.glDisableVertexAttribArray(0);
    GL20.glDisableVertexAttribArray(1);
    GL30.glBindVertexArray(0);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glPopMatrix();
    Main.TerrainDemo.shader.stop();
}

camera.yaw():

 /** @return the yaw of the camera in degrees */
public float yaw() {
    return yaw;
}

偏航角在 360 到 -360 之间。

 /** Processes mouse input and converts it in to camera movement. */
public void processMouse() {
    float mouseDX = Mouse.getDX() * 0.16f;
    float mouseDY = Mouse.getDY() * 0.16f;

    if (yaw + mouseDX >= 360) {
        yaw = yaw + mouseDX - 360;
    } else if (yaw + mouseDX < 0) {
        yaw = 360 - yaw + mouseDX;
    } else {
        yaw += mouseDX/50;
    }
    //Removed code relevant to pitch, since it is not relevant to this question.
}

更新： 我已经尝试了很多组合，但是 camera.yaw() 似乎与树木在做什么并没有关系？ 不管我时间或划分或似乎用它做什么，它似乎总是错的！

Answer 1

您想要的是一个轴对齐的广告牌。首先取局部坐标中的中心轴，我们称之为a。其次，您需要从视点到沿该轴的 某个 点的轴（树的底部就可以了），我们称之为 v。给定这两个向量，您想形成一个“三脚架”，其中一条腿与中心轴和视点方向共面。

这可以通过使用Gram-Schmidt process 将向量 v 与 a 正交化来完成，从而产生 v'。三脚架的第三条腿是 a 和 v' 之间的 cross product，产生 r = a × v'。轴对齐广告牌的边缘平行于a和r；但这只是另一种说法，广告牌旋转到 (a,r) 平面，这正是旋转矩阵所描述的。假设未转换的广告牌几何图形在 XY 平面上，a 平行于 Y，那么旋转矩阵将是

[r, a, (0,0,1)]

或者用稍微复杂一点的方式来写它

| r.x , a.x , 0 |
| r.y , a.y , 0 |
| r.z , a.z , 1 |

为了形成一个完整的 4×4 齐次变换矩阵，将其扩展为

| r.x , a.x , 0 , t.x |
| r.y , a.y , 0 , t.y |
| r.z , a.z , 1 , t.z |
|  0  ,  0  , 0 ,  1  |

其中 t 是翻译。

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请注意，如果关于矩阵和向量运算的任何内容对您来说还没有意义，您必须立即停止使用 OpenGL 所做的任何事情，并首先学习这些基本的基本技能。您将需要它们。