如何检查物体是否在相机前面？

Question

我有一些树，它们在游戏中大大滞后，所以我想检查一下这些树是否在镜头前。

我得到了Mathematics forum 的一些帮助，还查看了This link 以帮助我将俯仰/偏航转换为所需的方向矢量。

但是由于某种原因，每当我将相机向左移动时，树木就会变得可见，而每当我将相机向右移动时，它们就会变得不可见（因此，如果相机指向 Z 轴上的 +1，似乎渲染树木，但在 Z 轴上为 -1，它似乎没有渲染它们）。 （请参阅http://i.gyazo.com/cdd05dc3f5dbdc07577c6e41fab3a549 以获得较少跳跃的 .mp4）

我正在使用下面的代码来检查一个物体是否在相机前面：

Ship you = shipsID.get(UID);
int dis = 300;
Vector3f X = new Vector3f(camera.x(), camera.y(), camera.z());
float x = (float) (Math.cos(Math.toRadians(camera.yaw()))*Math.cos(Math.toRadians(camera.pitch())));
float y = (float) (Math.sin(Math.toRadians(camera.yaw()))*Math.cos(Math.toRadians(camera.pitch())));
float z = (float) Math.sin(Math.toRadians(camera.pitch()));
Vector3f V = new Vector3f(x, y, z);

for (Tree tree : trees){
    Vector3f Y = new Vector3f(tree.location.x, tree.location.y, tree.location.z);
    Vector3f YMinusX = Y.negate(X);//new Vector3f(Y.x - X.x, Y.y - X.y, Y.z - X.z);
    float dot = Vector3f.dot(YMinusX, V);
    if (dot > 0){
        tree.render();
    }
}

有人能告诉我我在这里做错了什么吗？我不知道是数学..还是代码..还是什么？

相机翻译代码：

 public void applyTranslations() {
    glPushAttrib(GL_TRANSFORM_BIT);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glRotatef(pitch, 1, 0, 0);
    glRotatef(yaw, 0, 1, 0);
    lastYaw = yaw;
    glRotatef(roll, 0, 0, 1);
    glTranslatef(-x, -y, -z);
    glPopAttrib();
}

更新：

它似乎是相机正在寻找的地方。例如，如果我查看 -Z，什么都不会发生，但如果我查看 +Z，它们都会呈现。 if (dot > 0) code 似乎是 +Z 而不是 +TheCameraRotation。

Answer 1

您的相机围绕 Y 旋转偏航，这意味着 Y 是您的向上向量。但是，float z = (float) Math.sin(Math.toRadians(camera.pitch())); 为您的向上向量提供 Z。有不一致之处。我会先在这里交换y 和z，然后在每一帧打印所有内容，这样你就可以看到旋转相机时会发生什么。也只渲染一棵树并打印dot。例如。您可能会很快注意到只有当您查看树左侧 90 度时，数字才接近 1.0，从而缩小了问题的范围。正如@DWilches 所说，交换 cos/sin 会改变旋转的相位，从而产生这样的效果。

您可以考虑将点积限制在相机的视野范围内。树不只是点仍然存在问题。正如@glampert 建议的那样，更好的方法是针对相机平截头体测试树边界框。

不过，树的几何形状看起来并不那么复杂。优化方面，我会开始尝试更快地绘制它们。你在使用 VBO 吗？也许看看减少绘图调用的方法，例如实例化。甚至可能使用一些模型来制作 LOD 或广告牌。更进一步，广告牌上有多棵树。遮挡剔除方法可用于忽略山后的树木。

[编辑]
由于您的树都大致在一个平面上，您可以将问题限制在相机的偏航上：

float angleToTree = Math.atan2(tree.location.z - camera.z(), tree.location.x - camera.x());
float angleDiff = angleToTree - camera.yaw();
if (angleDiff > Math.PI)
    angleDiff -= 2.0f * Math.PI;
if (angleDiff < -Math.PI)
    angleDiff += 2.0f * Math.PI;
if (abs(angleDiff) < cameraFOV + 0.1f) //bias as trees are not points
    tree.render();

Answer 2

你可以这样写吗

    Ship you = shipsID.get(UID);
    int dis = 300;
    Vector3f X = new Vector3f(camera.x(), camera.y(), camera.z());
    float x = (float) (Math.cos(Math.toRadians(camera.yaw()))*Math.cos(Math.toRadians(camera.pitch())));
    float y = (float) (Math.sin(Math.toRadians(camera.yaw()))*Math.cos(Math.toRadians(camera.pitch())));
    float z = (float) Math.sin(Math.toRadians(camera.pitch()));
    Vector3f V = new Vector3f(x, y, z);

    for (Tree tree : trees){
        Vector3f Y = new Vector3f(tree.location.x, tree.location.y, tree.location.z);
        Vector3f YMinusX = Y.negate(X);//new Vector3f(Y.x - X.x, Y.y - X.y, Y.z - X.z);
        float dot = Vector3f.dot(YMinusX, V);
        if (dot > 0){
            tree.render();
        }
    }

如您所见，每棵树执行的计算要少得多。

Answer 3

对于我看到的here，正确的公式是：

x = Math.sin(pitch) * Math.cos(yaw);
y = Math.sin(pitch) * Math.sin(yaw);
z = Math.cos(pitch);

你能试试吗？