OpenGL gluLookAt() 未按预期工作

Question

我正在 OpenGL 的天空盒内制作过山车，并且没有太多关于其功能或计算机图形的背景，事实证明这是非常困难的。我使用 Catmull-Rom 样条插值绘制了一个过山车，并使用 glVertex3f 绘制了每个点。现在我想每 50 毫秒调用一次 update() 函数来围绕轨道移动相机。 gluLookAt() 产生奇怪的结果，要么从屏幕上删除轨道，产生黑屏等。我想我需要移动一些矩阵函数，但我不知道该放在哪里每一个。到目前为止，这是我的代码：我的

int main(int argc, char** argc)
{
    // ... load track, etc ...

    // Init currpos, nextpos, iter, up
    currpos = Vec3f(0, 0, 0);
    nextpos = currpos;
    iter = 0;
    up = Vec3f(0, 1, 0);

    deque<Vec3f> points;
    Vec3f newpt;

    // Loop through the points and interpolate 
    for (pointVectorIter pv = g_Track.points().begin(); pv != g_Track.points().end(); pv++)
    {
        Vec3f curr(*pv);            // Initialize the current point and a new point (to be drawn)
        points.push_back(curr);     // Push the current point onto the stack
        allpoints.push_back(curr);  // Add current point to the total stack

        if (points.size() == 4) // Check if there are 4 points in the stack, if so interpolate
        {
            for (float u = 0.0f; u < 1.0f; u += 0.01f)
            {
                newpt = interpolate(points[0], points[1], points[2], points[3], u);
                glColor3f(1, 1, 1);
                glVertex3f(newpt.x(), newpt.y(), newpt.z());

                allpoints.push_back(newpt);
            }

            points.pop_front();
        }
    }

    // glutInit, InitGL(), etc...
}

void InitGL(GLvoid)
{
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    glDepthFunc(GL_LEQUAL);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    gluPerspective(100.0, (GLfloat)WINDOW_WIDTH / (GLfloat)WINDOW_HEIGHT, .0001, 999999);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.5f);
}

void display (void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    gluLookAt(currpos.x(), currpos.y(), currpos.z(), nextpos.x(), nextpos.y(), nextpos.z(), up.x(), up.y(), up.z());

    glPushMatrix();
    glEnable(GL_TEXTURE_2D); // Enable texturing from now on

    /* draw skybox, this was from previous assignment and renders correctly */

    glPopMatrix();

    // now draw rollercoaster ...

    glPushMatrix();
    glBegin(GL_LINE_STRIP);

    deque<Vec3f> points;
    Vec3f newpt;

    for each (Vec3f pt in allpoints)
    {
        glColor3f(1, 1, 1);
        glVertex3f(pt.x(), pt.y(), pt.z());
    }

    glutTimerFunc(50, update, 1);
    glEnd();
    glPopMatrix();

    // Swap buffers, so one we just drew is displayed
    glutSwapBuffers();
}

void update(int a)
{
    if (iter < allpoints.size())
    {
        currpos = allpoints[iter];
        nextpos = allpoints[iter + 1];

        gaze = nextpos - currpos;
        gaze.Normalize();

        Vec3f::Cross3(binorm, gaze, up);
        binorm.Normalize();

        Vec3f::Cross3(up, binorm, gaze);
        up.Normalize();

        glutPostRedisplay();
    }

    iter++;
}

想法是，我保留一个全局双端队列allpoints，其中包括样条线的控制点和插值点。完成后，我每 50 毫秒调用一次 update()，并沿着 allpoints 中的每个点移动相机。在该项目的先前版本中，我可以看到过山车的绘制正确。 gluLookAt() 似乎没有按照我想要的方式工作。通过上面的代码，程序开始时相机看着天空盒的一侧和过山车的一部分，然后当调用 update() 时，过山车消失但相机不动。我一直在搞乱 OpenGL 矩阵函数的放置位置，并且根据它们所在的位置，有时 update() 也会导致空白屏幕。

Answer 1

除了缺少 glPopMatrix（user971377 已经发现）之外，您还可以在绘图例程中调用 glLoadIdentity，这当然会覆盖您在 中对模型视图矩阵所做的任何更改。 >update 方法（使用 gluLookAt）。

始终记住：gluLookAt、glOrtho、gluPerspective、glTranslate、glRotate、所有其他矩阵和变换函数始终作用于当前选定矩阵堆栈（由 glMatrixMode 更改）的顶部元素（由 glPush/PopMatrix 更改）。他们总是乘以当前矩阵，而不是替换它。因此，与 gluPerspective 一样，您应该在调用 gluLookAt 之前调用 glLoadIdentity。整个相机的更改应该在渲染例程中完成，而不是更新例程。

与其在 update 中进行任何 GL 转换，您应该更改相机所依赖的变量，并在 display 中设置相机（模型视图矩阵上的 gluLookAt）方法。为了演示这些函数的标准用法，您的代码应该类似于

void display()
{
    <general state setup (glClear, ...)>

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
    glLookAt(camera);     //view transformation (camera)

    //object 1
    glPushMatrix();       //save modelview
    glTranslate/glRotate/glScale;        //local model transformations
    <draw object 1>
    glPopMatrix();
    ...
    //object n
    glPushMatrix();       //save modelview
    glTranslate/glRotate/glScale;        //local model transformations
    <draw object n>
    glPopMatrix();

    gluSwapBuffers();
}

void update()
{
    camera = ...;
}

：

Answer 2

在您的代码中注意到 glPushMatrix(); 被调用，没有 glPopMatrix();

只是一个想法，这可能与您的问题有关。

Answer 3

gluLookAt 始终将其结果应用于当前矩阵，在您的情况下是 GL_MODEL_VIEW。但是，当您渲染过山车时，您会在该矩阵中加载标识，这会擦除您使用 gluLookAt 放置的值。

在这种情况下，您不需要触摸模型视图。事实上，GL_MODEL_VIEW代表模型矩阵乘以视图矩阵。在这种情况下，您可以先使用 glPushMatrix()，然后使用 glMulMatrix( myModelMatrix )，然后再渲染 glPopMatrix()。这样，您可以将视图矩阵保留在 GL_MODEL_VIEW 内，并且仍然为每个对象使用不同的模型矩阵。

我还建议您只每帧更改一次投影矩阵，而不是每帧更改一次。

Answer 4

我已经很久没有接触 OpenGL 了，但这里有一些需要考虑的事情：

• 每次调用 display() 时，您都会使用当前矩阵绘制天空盒，然后加载单位矩阵来绘制过山车。也许在推/弹出中加载身份，以便天空盒保持不变，但会应用过山车上的流行变换。
• 每次调用 display() 时是否都需要调用 gluPerspective 和 glMatrixMode？
• 从上往上重复计算二元范数，然后再从二元范数向上计算，可能会在相机绕屏幕 z 轴旋转方面给您带来意想不到的结果。
• 对 gluLookAt 的调用似乎颠倒了 nextpos 和 currpos，将相机指向相反的方向。
• （仅意见）对于完全静止的天空盒，它可能看起来仍然很奇怪。绘制天空盒和过山车时匹配相机旋转（但不平移）可能看起来更好。