在相机不断移动时定义在Direct3D视图矩阵中

Question

在我的Direct3D应用程序中，可以使用鼠标或箭头键移动相机。但是，如果我在LookAtLH中将（0,1,0）硬编码为向上方向矢量，则该帧在相机的某些方向上变为空白。

我刚刚学会了沿着Y轴看时，（0,1,0）不再作为向上方向（看起来很明显？）的难题。我正在考虑为这些特殊情况中的每一个切换我的向上方向。有没有更优雅的方式来处理这个问题？

Answer 1

假设你可以计算一个向前指向的向量（你正在看的是 - 你的位置）和一个向右的向量（总是在XZ平面上，除非你可以滚动）。标准化这两个向量，然后向上x向右（其中x是交叉乘积）。一般来说，你可以插入你的偏航，俯仰和滚动到一个旋转矩阵，并旋转轴矢量来得到正确的，向上和向前的，但我想这就是你使用LookAtLH来避免的。

见http://en.wikipedia.org/wiki/Rotation_matrix#The_3-dimensional_rotation_matricies

Answer 2

的优雅的方式来处理，这是使用单位四元。四元数是4值的矢量，其编码3D空间中的方向（不像某些文章断言那样旋转），并且单位四元数是其中矢量长度为sqrt（x^2 + y^2 + z^2 + w^2）是1.0。有一组数学运算用于处理四元数，类似于使用矩阵来编码旋转，四元数不能代表退化方向。当需要将结果反馈给GPU时，可以自由地将四元数转换为3x3或4x4矩阵。

您的问题是，当您移动相机时，您会在相机的向上方向上引入一点点扭曲。通过强制相机在每次迭代时重新对准（0,1,0）矢量，您实际上旋转相机，然后将相机的方向夹紧以保持在球体的表面上，但是当相机击中这个球体的极点没有一个好的方向叫做“向上”，而且你的矩阵变得单一，并给你零大小的多边形（因此黑色屏幕）。四元数有能力通过这些极点进行插值，并且可以很好地从另一侧出来，从而为您始终提供有效的矩阵。你所要做的就是控制“扭曲”。

要测量这种扭曲，你应该阅读Ken Shoemake在“图形宝石4”一书中的文章“Fiber Bundle Twist Reduction”。他展示了一种衡量这种累积扭曲的好方法，以及在冒犯时如何去除它。