c++ - 在 OpenGL 中围绕对象而不是相机周围的对象旋转 'camera'

Question

在我的应用程序中，场景周围有一组对象。它们都分组在框内。当用户缩小以查看整个框并开始旋转它时，枢轴点位于框的中间。当您放大以查看内部的特定对象然后旋转相机时，您正在查看的对象(或您面前的空间)仍然围绕之前的轴心点旋转。

我想要实现的是让枢轴点始终位于镜头前。换句话说，当您缩小并看到框时，它会像现在一样旋转。当您放大特定对象/空间时，相机会围绕它旋转。

我创建了简单的图像来展示我的意思 - 三角形是相机，红色框是一些对象/空间，橙色圆圈是元素在旋转时进行的路径。第一个是我现在拥有的，第二个是我想要拥有的。

我知道在 OpenGL 中没有像相机这样的东西，所以实际上它是整个世界都在移动，而不是一个点。到目前为止，我已经创建了类似的东西:

glPushMatrix();
glTranslatef(translate[0], translate[1], translate[2]);
glRotatef(rot, 0.0, 1.0, 0.0);
DrawObject();
glPopMatrix();

translate 是模拟相机移动的值数组。

编辑:

在 Ike 回答后我修改了一些我的代码所以现在它看起来像这样:

glPushMatrix();
glTranslatef(pivot[0], pivot[1], pivot[2]);
glRotatef(rot, 0.0, 1.0, 0.0);
glTranslatef(translate[0], translate[1], translate[2]);
glPopMatrix();

因此，如果我现在正确地获得 Iko 的解决方案，我最关心的是根据我正在查看的位置正确计算枢轴点。这是正确的想法吗？

Answer 1

获得这种表示的一种方法是将枢轴平移到原点，然后旋转，然后向后退一步，远离枢轴。

实际上，您在枢轴的相反方向平移(负枢轴，有效地将其移动到原点)。然后旋转到所需的视角。然后“后退”(在右手坐标系中沿 -Z 平移)。

像这样:

mat4 modelview_matrix(float distance, const vec3& pivot, const vec3& rotation_xyz)
{
    mat4 distance_mat = tmat(0.0, 0.0, -distance);
    mat4 rot_mat = rmat(rotation_xyz[0], rotation_xyz[1], rotation_xyz[2]);
    mat4 pivot_mat = tmat(-pivot[0], -pivot[1], -pivot[2]);
    return distance_mat * rot_mat * pivot_mat;
}

tmat 和 rmat 基本上只是构建平移和旋转矩阵。

这使您可以围绕您选择的枢轴旋转相机。平移可以通过实际移动枢轴来实现，为您提供 CAD 样式的视口(viewport)导航控件。

So if I'm getting Iko's solution correctly now my biggest concern is calculating correctly pivot point according to place that I'm looking at. Is it correct thinking?

差不多——也许稍作调整。这个枢轴点将永远是你所看到的——它将成为你的兴趣中心。例如，您可以将它放在场景边界框的中心，例如(一些 3D 软件这样做是为了适应/构图场景周围的 View )。之后，您可以根据您所追求的软件设计类型将枢轴点放在您喜欢的位置。相机将始终注视着它。

编辑

glPushMatrix();
glTranslatef(pivot[0], pivot[1], pivot[2]);
glRotatef(rot, 0.0, 1.0, 0.0);
glTranslatef(translate[0], translate[1], translate[2]);
glPopMatrix();

对于这种事情，你可能想要更像这样的东西:

glTranslatef(-pivot[0], -pivot[1], -pivot[2]);
glRotatef(rot, 0.0, 1.0, 0.0);
glTranslatef(0, 0, -distance);

... 并且在推送到转换堆栈和渲染单个对象之外(在调用堆栈的顶部执行此操作)。这就是为您提供类似于“相机控制”的东西。

然后当您渲染每个对象时，推送当前转换并对每个对象和子对象进行必要的局部转换。这为您提供了类似于独立于相机在世界中四处移动和定向的对象，以及具有父子关系的运动层次结构。