c++ - Glm 四元数观察函数

Question

我正在尝试编写一个使用 glm::quat 表示旋转的 lookat 函数，基于此 answer .但是，我在获得正确角度时遇到了麻烦。这是我的观察函数:

void Camera::LookAt(float x, float y, float z) {
    glm::vec3 lookVector = glm::vec3(x, y, z);
    assert(lookVector != position);

    glm::vec3 direction = glm::normalize(lookVector-position);
    float dot = glm::dot(glm::vec3(0, 0, -1), direction);
    if (fabs(dot - (-1.0f)) < 0.000001f)
        rotation = glm::quat(RadiansToDegrees(M_PI), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    if (fabs(dot - (1.0f)) < 0.000001f)
        rotation = glm::quat();

    float angle = RadiansToDegrees(acosf(dot));

    glm::vec3 cross = (glm::cross(glm::vec3(0, 0, -1), direction));
    rotation = glm::normalize(glm::angleAxis(angle, cross));

    std::cout << glm::eulerAngles(rotation).x  << " " << glm::eulerAngles(rotation).y << " " << glm::eulerAngles(rotation).z << "\n";
}

当我的相机位于 (0.0f, 0.0f, -10.0f) 时调用 LookAt(0.0f, 0.0f, 0.0f) 时，它会输出正确的旋转 0,0,0。但是，如果我将我的相机平移到 (0.0f, -0.01f, -10.0f) 或更多，我会得到大约 124,0,0 的旋转。如果我继续将 y 平移 -0.01f，这会下降。如果我不规范化四元数，我就不会遇到这个问题。仍然绕 x 轴旋转 124，但外观很好。但是，如果我稍后对四元数进行归一化，它似乎再次旋转到大约 124。我无法对 cross 进行归一化，因为这样做会引发断言。什么会导致我从 lookat 函数中获得关于 x 的 124 欧拉角，我该如何解决它？

Answer 1

从版本 0.9.9.0 开始，<glm/gtc/quaternion.hpp> 中有一个函数主要做你想做的事:

template<typename T, qualifier Q>
tquat<T, Q> quatLookAt(vec<3, T, Q> const& direction, vec<3, T, Q> const& up);

它是由 this pull request 添加的并已于 2017 年 7 月 24 日合并到 master 中。

但是:

1. 方向必须是归一化 vector !
2. 方向不能平行于上!

所以你可能想围绕函数编写一个更安全的包装器:

glm::quat safeQuatLookAt(
    glm::vec3 const& lookFrom,
    glm::vec3 const& lookTo,
    glm::vec3 const& up,
    glm::vec3 const& alternativeUp)
{
    glm::vec3  direction       = lookTo - lookFrom;
    float      directionLength = glm::length(direction);

    // Check if the direction is valid; Also deals with NaN
    if(!(directionLength > 0.0001))
        return glm::quat(1, 0, 0, 0); // Just return identity

    // Normalize direction
    direction /= directionLength;

    // Is the normal up (nearly) parallel to direction?
    if(glm::abs(glm::dot(direction, up)) > .9999f) {
        // Use alternative up
        return glm::quatLookAt(direction, alternativeUp);
    }
    else {
        return glm::quatLookAt(direction, up);
    }
}