OpenGL 3(LWJGL)LookAt Matrix混乱

Question

我正在使用LWJGL学习OpenGL 3.我试图实现一个等效的gluLookAt(),虽然它的工作原因我有点困惑为什么.

我承认只是从网络上的各种来源复制这些代码,但经过深入研究后,我认为理解它背后的数学,并且我理解LWJGL在做什么.

但是,"正确" gluLookAt代码在我的应用程序中表现不正确,因为相机似乎转向了错误的方式.我只设法获得通过转置正交向量的工作我的代码forward,side以及up(希望我使用的是正确的术语!),我敢肯定是错误的...

private static final Vector3f forward = new Vector3f();
private static final Vector3f side = new Vector3f();
private static final Vector3f up = new Vector3f();
private static final Vector3f eye = new Vector3f();

public static Matrix4f lookAt(float eyeX, float eyeY, float eyeZ, 
                              float centerX, float centerY, float centerZ, 
                              float upX, float upY, float upZ) {
    forward.set(centerX - eyeX, centerY - eyeY, centerZ - eyeZ);
    forward.normalise();

    up.set(upX, upY, upZ);

    Vector3f.cross(forward, up, side);
    side.normalise();

    Vector3f.cross(side, forward, up);
    up.normalise();

    Matrix4f matrix = new Matrix4f();
    matrix.m00 = side.x;
    matrix.m01 = side.y;
    matrix.m02 = side.z;

    matrix.m10 = up.x;
    matrix.m11 = up.y;
    matrix.m12 = up.z;

    matrix.m20 = -forward.x;
    matrix.m21 = -forward.y;
    matrix.m22 = -forward.z;

    matrix.transpose(); // <------ My dumb hack

    eye.set(-eyeX, -eyeY, -eyeZ);
    matrix.translate(eye);

    return matrix;
}

我不认为我应该进行转置,但没有它就无法工作.我放了transpose()因为我无法重新键入所有矩阵单元位置顺便说一句!

我的理解是lookAt矩阵的形式应该如下

[ side.x  up.x  fwd.x  0 ] [ 1  0  0  -eye.x ]
[ side.y  up.y  fwd.y  0 ] [ 0  1  0  -eye.y ]
[ side.z  up.z  fwd.z  0 ] [ 0  0  1  -eye.z ]
[      0     0      0  1 ] [ 0  0  0       1 ]

我认为LWJGL Matrix4f类将矩阵单元表示为m<col><row>.该translate(Vector3f)方法执行以下操作

public static Matrix4f translate(Vector3f vec, Matrix4f src, Matrix4f dest) {
  ...
    dest.m30 += src.m00 * vec.x + src.m10 * vec.y + src.m20 * vec.z;
    dest.m31 += src.m01 * vec.x + src.m11 * vec.y + src.m21 * vec.z;
    dest.m32 += src.m02 * vec.x + src.m12 * vec.y + src.m22 * vec.z;
    dest.m33 += src.m03 * vec.x + src.m13 * vec.y + src.m23 * vec.z;
  ...
}

所以我对于我搞砸了哪一部分感到非常困惑.是我对lookAt矩阵的理解,列/行主要(是一个单词？!)Matrix4f还是别的什么？我的其余代码是否已损坏？它真的是正确的,我只是担心太多了吗？我只是个白痴？

谢谢.

Answer 1

你不应该转置任何东西.你应该否定lookAt()矩阵的"眼睛"向量和看方向."EYE"对应于应该总是反转的摄像机位置.所有这一切都在lookAt()中完成

这是来自着名的GLM math lib的 Java端口的lookAt()方法.

 public static Mat4 lookAt(Vec3 eye, Vec3 center, Vec3 up) {

    Vec3 f = normalize(Vec3.sub(center, eye));
    Vec3 u = normalize(up);
    Vec3 s = normalize(cross(f, u));
    u = cross(s, f);

    Mat4 result = new Mat4(1.0f);
    result.set(0, 0, s.x);
    result.set(1, 0, s.y);
    result.set(2, 0, s.z);
    result.set(0, 1, u.x);
    result.set(1, 1, u.y);
    result.set(2, 1, u.z);
    result.set(0, 2, -f.x);
    result.set(1, 2, -f.y);
    result.set(2, 2, -f.z);

    return translate(result, new Vec3(-eye.x,-eye.y,-eye.z));
}

我将它用于基于LWJGL的OpenGL 4渲染器,它就像一个魅力:)