3D摄象机小结

Wesley13
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根据DX摄象机D3DXMatrixLookAtRH(LH)摄象机主要有lookat坐标、eye坐标、up向量3部分组成,按照lookat和eye的关系我个人将摄象机分成2类:第一种lookat绕eye旋转我称他为“第一人称”摄象机;第二种eye绕lookat旋转我称他为“第三人称”摄象机。第二种摄象机比较适合一般的RPG游戏,也被称为跟随摄象机。第一种摄象机比较适合CS类型的FPS游戏。

    两种摄象机的做法是一样的,无非一点绕另一点旋转。这两种摄象机我统称为“经纬度”摄象机,因为我使用经纬度来计算。被饶点不动饶点做的就是一个球面运动,表示球面的位置很自然就会用到经纬度。

    以eye绕lookat旋转举例,计算步骤为:

    先定义一些状态:经纬度以下被称为垂直旋转角和水平旋转角,坐标系使用右手,X轴朝右Z轴朝上Y轴朝屏幕内,eye到lookat的距离称为焦距(球半径),XY平面上的旋转半径称为水平半径(圆半径),垂直旋转角为焦距线段和水平面(XY平面)的夹角,水平旋转角为水平面上水平半径线段与Y轴的夹角。

    1、eye的z坐标=垂直旋转角的正弦值*焦距

    2、水平半径=垂直旋转角的余弦值*焦距

    3、eye的x坐标=水平旋转角的正弦值*水平半径

    4、eye的y坐标=水平旋转角的余弦值*水平半径

    以上两种摄象机都基于D3DXMatrixLookAtRH(LH)他们能适合大部分需求,但还有些类型不适合,比如飞行模拟。这两种摄象机的UP向量都不变因此不能用于完全的三维旋转,例如欧拉旋转。因此我使用第三种摄像机控制方式:由向量直接生成视图矩阵。其实D3DXMatrixLookAtRH函数就是把2个坐标点变成向量然后变成矩阵。
    以下引用一段别人的解释:
    先获得摄像机的世界坐标 p,和摄像机坐标系轴在世界坐标中的矢量D(看向),U(上),R(右)。然后要把世界坐标的摄像机位置点换算到摄像机局部坐标系中。 (-D * p, - U * p, - R * p)  计算-p 在(D,U,R)矢量上的投影转换为p1.
    Dx, Ux,  Rx,  0
    Dy, Uy,  Ry, 0
    Dz, Uz,  Rz,  0
    p1x,p1yp1z, 1
对于D,U,R 其实就是摄像机的世界坐标旋转变换的逆矩阵。如下:
    Dx,Dy,Dz
    Ux,Uy,Uz
    Rx,Ry,Rz

    如此使用自己计算好的视图矩阵就不需要D3DXMatrixLookAtRH(LH)函数了。

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