下面應用《微分幾何》中的歐氏空間等距變換,匯出從世界座標系到觀察座標系的變換,並結合directx9.0和c++來實現乙個簡單的相機類。
1。假設世界座標係用i=(i,j,k)和o(0,0,0)來表示,觀察座標係用e=(e1,e2,e3)和p(a,b,c)來表示,其中,e=a*i(這裡e和i表示為列向量)。a為正交矩陣,由a1=(a11,a12,a13),a2=(a21,a22,a23),a3=(a31,a32,a33)組成。
2。設世界座標系中的任意一點q(x,y,z)在觀察座標系中表示為(x0,y0,z0),於是有oq = op + pq (向量,由於不太方便,在此並未給出圖形)
(x,y,z)*i = (a,b,c)*i + (x0,y0,z0)*e, (i,e為列向量)
(x,y,z)*i = (a,b,c)*i + (x0,y0,z0)*a*i; (e=a*i)
於是有(x0,y0,z0)* a= (x,y,z) - (a,b,c);
(x0,y0,z0) = ((x,y,z) - (a,b,c))*a-1; (a-1表示a的逆)
(x0,y0,z0) = ((x,y,z) - (a,b,c))*at; (at表示a的的轉置,因為a為正交矩陣,逆等於轉置)
用齊次座標表示為
(x0,y0,z0) = (x,y,z)*b; (b為a的逆矩陣)
b由 b1=(a11,a21,a31,0),b2 =(a12,a22,a32,0),b3 = (a13,a23,a33,0),b4 =(-a*e1,-b*e2,-c*e3,1)組成
因此相機類的**如下,僅給出部分**
class ccamera
; //析構函式
void getmatrix(d3dxmatrix& matrix) ; //獲得變換矩陣
void setposition(const d3dxvector3& pos); //設定位置
void getposition(d3dxvector3& pos) const; //獲得位置座標
virtual void walk(float units) = 0; //前後移動
virtual void strafe(float units) = 0; //左右移動
virtual void fly(float units) = 0; //上下移動
virtual void pitch(float angle); //仰俯
virtual void yaw(float angle); //偏航
virtual void roll(float angle)=0; //滾動
protected:
d3dxvector3 m_position; //位置(p)
d3dxvector3 m_right; //右向量(e1)
d3dxvector3 m_up; //上向量(e2)
d3dxvector3 m_look; //方向向量(e3)
}; //計算觀察矩陣
void ccamera::getmatrix(d3dxmatrix& matrix)
{//規範化向量
d3dxvec3normalize(&m_look,&m_look);
d3dxvec3cross(&m_up,&m_look,&m_right);
d3dxvec3normalize(&m_up,&m_up);
d3dxvec3cross(&m_right,&m_up,&m_look);
d3dxvec3normalize(&m_right,&m_right);
//計算a的逆矩陣b
matrix._11 = m_right.x; matrix._12 = m_up.x; matrix._13 = m_look.x; matrix._14 = 0; //b1
matrix._21 = m_right.y; matrix._22 = m_up.y; matrix._23 = m_look.y; matrix._24 = 0; //b2
matrix._31 = m_right.z; matrix._32 = m_up.z; matrix._33 = m_look.z; matrix._34 = 0; //b3
//b4
matrix._41 = - d3dxvec3dot(&m_position,&m_right);
matrix._42 = - d3dxvec3dot(&m_position,&m_up);
matrix._43 = - d3dxvec3dot(&m_position,&m_look);
matrix._44= 1.0f;
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