3D摄象机小结

根据DX摄象机D3DXMatrixLookAtRH(LH)摄象机主要有lookat坐标、eye坐标、up向量3部分组成，按照lookat和eye的关系我我的将摄象机分红2类：第一种lookat绕eye旋转我称他为“第一人称”摄象机；第二种eye绕lookat旋转我称他为“第三人称”摄象机。第二种摄象机比较适合通常的RPG游戏，也被称为跟随摄象机。第一种摄象机比较适合CS类型的FPS游戏。

    两种摄象机的作法是同样的，无非一点绕另外一点旋转。这两种摄象机我统称为“经纬度”摄象机，由于我使用经纬度来计算。被饶点不动饶点作的就是一个球面运动，表示球面的位置很天然就会用到经纬度。

    以eye绕lookat旋转举例，计算步骤为：

    先定义一些状态：经纬度如下被称为垂直旋转角和水平旋转角，坐标系使用右手，X轴朝右Z轴朝上Y轴朝屏幕内，eye到lookat的距离称为焦距(球半径)，XY平面上的旋转半径称为水平半径(圆半径)，垂直旋转角为焦距线段和水平面(XY平面)的夹角，水平旋转角为水平面上水平半径线段与Y轴的夹角。

    一、eye的z坐标=垂直旋转角的正弦值*焦距

    二、水平半径=垂直旋转角的余弦值*焦距

    三、eye的x坐标=水平旋转角的正弦值*水平半径

    四、eye的y坐标=水平旋转角的余弦值*水平半径

 

    以上两种摄象机都基于D3DXMatrixLookAtRH(LH)他们能适合大部分需求，但还有些类型不适合，好比飞行模拟。这两种摄象机的UP向量都不变所以不能用于彻底的三维旋转，例如欧拉旋转。所以我使用第三种摄像机控制方式：由向量直接生成视图矩阵。其实D3DXMatrixLookAtRH函数就是把2个坐标点变成向量而后变成矩阵。
    如下引用一段别人的解释：
    先得到摄像机的世界坐标 p，和摄像机坐标系轴在世界坐标中的矢量D(看向),U（上）,R（右）。而后要把世界坐标的摄像机位置点换算到摄像机局部坐标系中。 (-D * p, - U * p, - R * p)  计算-p 在（D,U,R）矢量上的投影转换为p1.
    Dx, Ux,  Rx,  0
    Dy, Uy,  Ry, 0
    Dz, Uz,  Rz,  0
    p1x,p1yp1z, 1
对于D,U,R 其实就是摄像机的世界坐标旋转变换的逆矩阵。以下：
    Dx,Dy,Dz
    Ux,Uy,Uz
    Rx,Ry,Rz

    如此使用本身计算好的视图矩阵就不须要D3DXMatrixLookAtRH(LH)函数了。