c++ - 在 eigen 中为顶点着色器设置投影、模型和 View 变换

Question

我环顾四周，但从未明确地看到每个矩阵的作用以及形成它们的操作(因此实际的特征函数调用)。这就是我要找的。或者至少是对过程的描述和几个带有特征函数的例子，看看一般是怎么做的!不管怎样，下面是一些有用的细节:

我正在设置一个自上而下的透视游戏(因此相机向下固定但可以沿 XY 平面旋转和移动)，但是因为我将有一些 3D 元素(以及一些严格的 2D 元素) ) 我认为透视投影效果很好。但我确实想知道形成正交投影需要哪些命令...

我有点理解 View ，这可以通过将相机坐标平移到原点，通过相机旋转进行旋转，将它们平移回原来的位置，然后缩放缩放来完成？但具体涉及哪些函数和对象，我不确定。

对于存储任何给定对象的旋转，四元数似乎是最佳选择。那么这会决定模型投影吗？如果我设法将我的旋转简化为一个角度的二维情况，那么四元数会不会很浪费？

这些矩阵是否都需要从每一帧的身份中重新生成？还是可以以某种方式更改它们以适应新数据？

我真的更愿意为此使用 eigen 而不是手持库，但我需要一些东西来弄清楚到底发生了什么......我有所有的 GLSL 设置和正在馈送的统一矩阵使用我的 VAO 进行渲染，我只需要理解并制作它们。

编辑:
我的顶点着色器使用此标准设置，其中 3 个统一的 mat4 与位置 vec3 相乘:

gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * modelMatrix * vec4(in_Position, 1.0);

mat3s 和 vec2 是否可以用于定位以在纯 2D 情况下获得更好的性能？

Answer 1

这里是一个 lookAt 和 setPerspective 函数的例子，它从简单的输入创建 View 和投影矩阵:

void Camera::lookAt(const Eigen::Vector3f& position, const Eigen::Vector3f& target, const Eigen::Vector3f& up)
{
  Matrix3f R;
  R.col(2) = (position-target).normalized();
  R.col(0) = up.cross(R.col(2)).normalized();
  R.col(1) = R.col(2).cross(R.col(0));
  mViewMatrix.topLeftCorner<3,3>() = R.transpose();
  mViewMatrix.topRightCorner<3,1>() = -R.transpose() * position;
  mViewMatrix(3,3) = 1.0f;
}

void Camera::setPerspective(float fovY, float aspect, float near, float far)
{
  float theta = fovY*0.5;
  float range = far - near;
  float invtan = 1./tan(theta);

  mProjectionMatrix(0,0) = invtan / aspect;
  mProjectionMatrix(1,1) = invtan;
  mProjectionMatrix(2,2) = -(near + far) / range;
  mProjectionMatrix(3,2) = -1;
  mProjectionMatrix(2,3) = -2 * near * far / range;
  mProjectionMatrix(3,3) = 0;
}

然后您可以将矩阵指定给 GL:

glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(mProgram.id(),"mat_view"), 1, GL_FALSE, mCamera.viewMatrix().data());
glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(mProgram.id(),"mat_proj"), 1, GL_FALSE, mCamera.projectionMatrix().data());

对于模型转换(最好将 View 和模型分开)，您可以使用带有 Scaling、Translation 和 Quaternion 类的 Geometry 模块来组装 Affine3f 对象。