在相機不斷移動時定義在Direct3D視圖矩陣中

Question

在我的Direct3D應用程序中，可以使用鼠標或箭頭鍵移動相機。但是，如果我在LookAtLH中將（0,1,0）硬編碼爲向上方向矢量，則該幀在相機的某些方向上變爲空白。

我剛剛學會了沿着Y軸看時，（0,1,0）不再作爲向上方向（看起來很明顯？）的難題。我正在考慮爲這些特殊情況中的每一個切換我的向上方向。有沒有更優雅的方式來處理這個問題？

Answer 1

假設你可以計算一個向前指向的向量（你正在看的是 - 你的位置）和一個向右的向量（總是在XZ平面上，除非你可以滾動）。標準化這兩個向量，然後向上x向右（其中x是交叉乘積）。一般來說，你可以插入你的偏航，俯仰和滾動到一個旋轉矩陣，並旋轉軸矢量來得到正確的，向上和向前的，但我想這就是你使用LookAtLH來避免的。

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

Answer 2

的優雅的方式來處理，這是使用單位四元。四元數是4值的矢量，其編碼3D空間中的方向（不像某些文章斷言那樣旋轉），並且單位四元數是其中矢量長度爲sqrt（x^2 + y^2 + z^2 + w^2）是1.0。有一組數學運算用於處理四元數，類似於使用矩陣來編碼旋轉，四元數不能代表退化方向。當需要將結果反饋給GPU時，可以自由地將四元數轉換爲3x3或4x4矩陣。

您的問題是，當您移動相機時，您會在相機的向上方向上引入一點點扭曲。通過強制相機在每次迭代時重新對準（0,1,0）矢量，您實際上旋轉相機，然後將相機的方向夾緊以保持在球體的表面上，但是當相機擊中這個球體的極點沒有一個好的方向叫做「向上」，而且你的矩陣變得單一，並給你零大小的多邊形（因此黑色屏幕）。四元數有能力通過這些極點進行插值，並且可以很好地從另一側出來，從而爲您始終提供有效的矩陣。你所要做的就是控制「扭曲」。

要測量這種扭曲，你應該閱讀Ken Shoemake在「圖形寶石4」一書中的文章「Fiber Bundle Twist Reduction」。他展示了一種衡量這種累積扭曲的好方法，以及在冒犯時如何去除它。