如何在现代opengl中正确实现四元数相机？
我试图在opengl中创建一个基于四元数的uvn相机，使用了下面列出的各种教程，并且已经阅读了四元数和轴角度旋转。 我留下了一个我似乎无法修复的奇特错误。
基本上相机似乎工作得很好，直到相机从+ z旋转约45度，此时倾斜相机向上或向下似乎倾斜相机围绕其目标轴，转动向上矢量。
当相机朝着-z向上或向下倾斜时出现相反的错觉时，向上和向下倾斜向上倾斜。
我看到其他的实现建议使用一个非四元数的系统，其中四元数被累积成一个描述当前方向为一个任意起始角度的增量。 这听起来很不错，但我似乎无法完全确定如何实现这一点，特别是从此转换为视图矩阵。
因此，我读到了关于将旋转分解成两个四元数来代表偏航和俯仰的问题，但我不相信这是问题的原因，因为在这种情况下，如果我错了，请纠正我，但我的理解是，你应用两次旋转的顺序无关紧要。
相关的源代码片段：
季度运营
Quaternion<TValue> conjugate() const{
return Quaternion({ { -m_values[X], -m_values[Y], -m_values[Z], m_values[W] } });
};
Quaternion<TValue>& operator*=(const Quaternion<TValue>& rhs) {
TValue x, y, z, w;
w = rhs[W] * m_values[W] - rhs[X] * m_values[X] - rhs[Y] * m_values[Y] - rhs[Z] * m_values[Z];
x = rhs[W] * m_values[X] + rhs[X] * m_values[W] - rhs[Y] * m_values[Z] + rhs[Z] * m_values[Y];
y = rhs[W] * m_values[Y] + rhs[X] * m_values[Z] + rhs[Y] * m_values[W] - rhs[Z] * m_values[X];
z = rhs[W] * m_values[Z] - rhs[X] * m_values[Y] + rhs[Y] * m_values[X] + rhs[Z] * m_values[W];
m_values[X] = x;
m_values[Y] = y;
m_values[Z] = z;
m_values[W] = w;
return *this;
};
static Quaternion<TValue> rotation(Vector<3, TValue> axis, TValue angle){
float x, y, z, w;
TValue halfTheta = angle / 2.0f;
TValue sinHalfTheta = sin(halfTheta);
return Quaternion<TValue>({ { axis[X] * sinHalfTheta, axis[Y] * sinHalfTheta, axis[Z] * sinHalfTheta, cos(halfTheta) } });
};
矢量旋转操作
Vector<dimensions, TValue> rotate(const Vector<3, TValue> axis, float angle){
Quaternion<TValue> R = Quaternion<TValue>::rotation(axis, angle);
Quaternion<TValue> V = (*this);
Vector<dimensions, TValue> result = R * V * R.conjugate();
return result;
}
相机方法
Camera::Camera(Vector<2, int> windowSize, float fov, float near, float far):
m_uvn(Matrix<4, float>::identity()),
m_translation(Matrix<4, float>::identity()),
m_ar(windowSize[Dimensions::X] / (float)windowSize[Dimensions::Y]),
m_fov(fov),
m_near(near),
m_far(far),
m_position(),
m_forward({ { 0, 0, 1 } }),
m_up({ { 0, 1, 0 } })
{
setViewMatrix(Matrix<4, float>::identity());
setProjectionMatrix(Matrix<4, float>::perspective(m_ar, m_near, m_far, m_fov));
};
Matrix<4, float> Camera::getVPMatrix() const{
return m_vp;
};
const Vector<3, float> Camera::globalY = Vector<3, float>({ { 0, 1, 0 } });
void Camera::setProjectionMatrix(const Matrix<4, float> p){
m_projection = p;
m_vp = m_projection * m_view;
};
void Camera::setViewMatrix(const Matrix<4, float> v){
m_view = v;
m_vp = m_projection * m_view;
};
void Camera::setTranslationMatrix(const Matrix<4, float> t){
m_translation = t;
setViewMatrix(m_uvn * m_translation);
}
void Camera::setPosition(Vector<3, float> position){
if (position != m_position){
m_position = position;
setTranslationMatrix(Matrix<4, float>::translation(-position));
}
};
void Camera::moveForward(float ammount){
setPosition(m_position + (m_forward * ammount));
}
void Camera::moveRight(float ammount){
setPosition(m_position + (getRight() * ammount));
}
void Camera::moveUp(float ammount){
setPosition(m_position + (m_up * ammount));
}
void Camera::setLookAt(Vector<3, float> target, Vector<3, float> up){
Vector<3, float> newUp = up.normalize();
Vector<3, float> newForward = target.normalize();
if (newUp != m_up || newForward != m_forward){
m_up = newUp;
m_forward = newForward;
Vector<3, float> newLeft = getLeft();
m_up = newLeft * m_forward;
m_uvn = generateUVN();
setViewMatrix(m_uvn * m_translation);
}
};
void Camera::rotateX(float angle){
Vector<3, float> hAxis = (globalY * m_forward).normalize();
m_forward = m_forward.rotate(hAxis, angle).normalize();
m_up = (m_forward * hAxis).normalize();
m_uvn = generateUVN();
setViewMatrix(m_translation * m_uvn);
}
void Camera::rotateY(float angle){
Vector<3, float> hAxis = (globalY * m_forward).normalize();
m_forward = m_forward.rotate(globalY, angle).normalize();
m_up = (m_forward * hAxis).normalize();
m_uvn = generateUVN();
setViewMatrix(m_translation * m_uvn);
}
Vector<3, float> Camera::getRight(){
return (m_forward * m_up).normalize();
}
Vector <3, float> Camera::getLeft(){
return (m_up * m_forward).normalize();
}
};
我猜测问题出在我实现四元数或者我使用它的方式上，但是由于系统的复杂性，我似乎无法将这个问题进一步细化。 由于出现了奇怪的错误，我不确定是否在尝试实现相机方面出现了问题。
教程
季节/矢量数学
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