OpenGL - Coordinate Systems

从顶点坐标到我们最终看到的效果，中间要经历多个坐标系的转换：

对于我们来讲，只需要关注三个矩阵即可：Vclip=Mprojection⋅Mview⋅Mmodel⋅Vlocal

• Mmodel：将局部坐标转为世界坐标的矩阵，注意此时的平移是以物体本身的坐标系为基准的
• Mview：将世界坐标以摄像机的视角进行转换，比如向右平移，实际上视图会向左平移
• Mprojection：对观察坐标进行投影

Camera/View space

通过view matrix，将世界坐标系相对摄像机的位置和方向进行转换，就可以得到view space。摄像机在世界坐标系的位置定义如下：

glm::vec3 cameraPos = glm::vec3(0.0f, 0.0f, 3.0f);  
glm::vec3 cameraTarget = glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glm::vec3 cameraDirection = glm::normalize(cameraPos - cameraTarget);
glm::vec3 up = glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f); 
glm::vec3 cameraRight = glm::normalize(glm::cross(up, cameraDirection));
glm::vec3 cameraUp = glm::cross(cameraDirection, cameraRight);
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有了位置信息之后，可以计算出LookAt matrix：

利用glm可以更便捷的构造出该矩阵：

glm::mat4 view;
// Position Target Up
view = glm::lookAt(glm::vec3(0.0f, 0.0f, 3.0f), 
  		   glm::vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f), 
  		   glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));
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Walk around

移动视图其实是改变摄像机的位置，具体代码可以参照 -> 👉

Look around

Euler angles

俯仰角(pitch)是描述我们如何往上或往下看的角，可以在第一张图中看到。第二张图展示了偏航角(yaw)，表示我们往左和往右看的程度。滚转角(roll)代表我们如何翻滚摄像机，通常在太空飞船的摄像机中使用。
鼠标左右移动改变了yaw，上下移动改变了pitch，变换的坐标可以计算为：

glm::vec3 direction;
// yaw 在xz平面， pitch 在yz平面
direction.x = cos(glm::radians(yaw)) * cos(glm::radians(pitch));
direction.y = sin(glm::radians(pitch));
direction.z = sin(glm::radians(yaw)) * cos(glm::radians(pitch));
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Zoom

进行透射投影即可起到放大缩小的效果，具体代码可以参照 -> 👉

Camera Class

方便使用，我们可以把摄像机的功能封装起来 -> 👉 ，使用方法 -> 👉