提要
3D游戏中最基本的一个功能就是3D漫游了，玩家可以通过键盘或者鼠标控制自己的视角。
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之前我们也学习过一个相关的函数，glLookAt，用来制定摄像机的位置，摄像机观察目标位置，还有摄像机的放置方式，我们可以通过不断地调用这个函数来实现3D漫游,但更方便的是抽象出一个摄像机类，实现一些摄像机的方法。
UVN相机
UVN使用三个相互垂直的向量来表示相机的位置与朝向：
1) 相机注视的向量N
2) 相机的上方向向量V
3) 相机的右方向向量U
如下图，是在世界坐标系下的UVN相机的向量表示：
绿色轴为N，蓝色轴为V，红色轴为U。
当要改变相机位置和朝向的时候，只需要将uvn矩阵和相应的变换矩阵相乘即可。
代码实现
这里借助了一个第三方矩阵向量库 - eigen。Ubuntu下的安装的过程非常简单，下载源码之后，解压，cd进目录：
mkdir build
cd build
cmake ..
sudo make install
写一个头文件：
eigen.h
#ifndef EIGEN_H #define EIGEN_H #include "eigen3/Eigen/Dense" #include "eigen3/Eigen/LU" #include "eigen3/Eigen/Core" #endif // EIGEN_H
放在工程目录下面，使用的时候包含进来就可以了。
看类声明：glcamera.h
#ifndef GLCAMERA_H #define GLCAMERA_H #include "eigen.h" #include #include using namespace Eigen; class GLCamera { public: GLCamera(); GLCamera(const Vector3d& pos, const Vector3d& target, const Vector3d& up); void setModelViewMatrix(); void setShape(float viewAngle,float aspect,float Near,float Far); void slide(float du, float dv, float dn); void roll(float angle); void yaw(float angle); void pitch(float angle); float getDist(); private: Vector3d m_pos; Vector3d m_target; Vector3d m_up; Vector3d u,v,n; }; #endif // GLCAMERA_H
setModelViewMatrix：加载将当前MV矩阵。
setShape：设置摄像机的视角。
roll，yaw，pitch相当于绕N，V，U轴的旋转，如下图：
下面是相机的实现：
#include "glcamera.h" GLCamera::GLCamera() { } GLCamera::GLCamera(const Vector3d &pos, const Vector3d &target, const Vector3d &up) { m_pos = pos; m_target = target; m_up = up; n = Vector3d( pos.x()-target.x(), pos.y()-target.y(), pos.z()-target.z()); u = Vector3d(up.cross(n).x(), up.cross(n).y(), up.cross(n).z()); v = Vector3d(n.cross(u).x(),n.cross(u).y(),n.cross(u).z()); n.normalize(); u.normalize(); v.normalize(); setModelViewMatrix(); } void GLCamera::setModelViewMatrix() { double m[16]; m[0]=u.x(); m[4]=u.y(); m[8]=u.z(); m[12]=-m_pos.dot(u); m[1]=v.x(); m[5]=v.y(); m[9]=v.z(); m[13]=-m_pos.dot(v); m[2]=n.x(); m[6]=n.y(); m[10]=n.z(); m[14]=-m_pos.dot(n); m[3]=0; m[7]=0; m[11]=0; m[15]=1.0; glMatrixMode(GL_MODELVIEW); glLoadMatrixd(m); //用M矩阵替换原视点矩阵 } void GLCamera::setShape(float viewAngle, float aspect, float Near, float Far) { glMatrixMode(GL_PROJECTION); glLoadIdentity(); //设置当前矩阵模式为投影矩阵并归一化 gluPerspective(viewAngle,aspect, Near, Far); //对投影矩阵进行透视变换 } void GLCamera::slide(float du, float dv, float dn) { //std::cout<<"u.x:"<
没什么好说的，都是矩阵的一些计算。
这样就可以将你的摄像机融入到OpenGL工程中了，比如说放进一个Qt的工程，用一个GLWifget类来显示OpenGL。
在initializeGL() 中，初始化camera
Vector3d pos(0.0, 0.0, 12.0); Vector3d target(0.0, 0.0, 0.0); Vector3d up(0.0, 1.0, 0.0); camera = new GLCamera(pos, target, up);
在paintGL的时候，设置当前矩阵： glLoadIdentity(); camera->setModelViewMatrix();
在resizeGL中调整视角： camera->setShape(45.0, (GLfloat)width/(GLfloat)height, 0.1, 100.0);
添加相应的鼠标事件： void GLWidget::mousePressEvent(QMouseEvent *event) { lastPos = event->pos(); } void GLWidget::mouseMoveEvent(QMouseEvent *event) { int dx = event->x() - lastPos.x(); int dy = event->y() - lastPos.y(); if (event->buttons() & Qt::LeftButton) { RotateX(dx); RotateY(dy); } else if(event->buttons() & Qt::RightButton) { camera->roll(dx); //camera->pitch(dy); //camera->slide(0,0,-dy); } else if(event->buttons() & Qt::MiddleButton) { camera->slide(-dx,dy,0); } lastPos = event->pos(); updateGL(); } void GLWidget::RotateX(float angle) { float d=camera->getDist(); int cnt=100; float theta=angle/cnt; float slide_d=-2*d*sin(theta*3.14159265/360); camera->yaw(theta/2); for(;cnt!=0;--cnt) { camera->slide(slide_d,0,0); camera->yaw(theta); } camera->yaw(-theta/2); } void GLWidget::RotateY(float angle) { float d = camera->getDist(); int cnt=100; float theta=angle/cnt; float slide_d=2*d*sin(theta*3.14159265/360); camera->pitch(theta/2); for(;cnt!=0;--cnt) { camera->slide(0,slide_d,0); camera->pitch(theta); } camera->pitch(-theta/2); }
效果就像这样(gif 有点大，耐心等待)：
参考
openGL中camera类的设计以及使用 - http://blog.csdn.net/hobbit1988/article/details/7956838
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本文名称：OpenGL进阶(十四)-UVNCamera实现-创新互联
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