第10讲摄像机漫游分析解析Word格式文档下载.docx
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在世界坐标系中,这几个分量都通过向量表示,并且实际上它们为摄像机定义了一个局部坐标系,
需要将世界坐标系中的物体随着摄像机一起进行变换,以便让摄像机的坐标系与世界坐标系完全重合
摄像机变换
Ø
1.沿各分量平移
由于摄像机包含向右、向上、观察三个分量,因此可以控制摄像机分别沿这三个分量进行平移。
其中,沿右分量的平移称作扫视,沿上分量的平移称作升降,而沿观察分量的平移称作平动,如图所示
2.绕各分量旋转
摄像机的另一种变换是分别绕上分量、右分量和观察分量进行旋转。
其中,绕上分量的旋转称作偏航,绕右分量的旋转称作俯仰,而绕观察分量的旋转称作滚动,如图所示
3.绕观察点旋转
摄像机的平移和旋转已经能够满足简单的应用,但是有时候还需要将观察点固定,并控制摄像机围绕该点做圆周运动,以便能够从不同角度观察同一物体。
因此,还需要让摄像机绕某个点进行旋转,如图所示
以摄像机在y方向上绕点l=(lx,ly,lz)旋转为例,假设当前摄像机位于p点(观察点l与p点同在y平面内),那么当摄像机按逆时针方向旋转a角度后应该位于p’点,如图所示。
//摄像机绕Y轴旋转fAngle角度
VOIDCCamera:
:
CircleRotationY(FLOATfAngle)
{
D3DXMATRIXR;
D3DXMatrixRotationAxis(&
R,&
m_vUpVec,fAngle);
D3DXVec3TransformCoord(&
m_vRightVec,&
R);
m_vLookVec,&
floatdx=m_vPosition.x-m_vLookat.x;
floatdz=m_vPosition.z-m_vLookat.z;
m_vPosition.x=m_vLookat.x+dx*cosf(fAngle)-dz*sinf(fAngle);
m_vPosition.z=m_vLookat.z+dx*sinf(fAngle)+dz*cosf(fAngle);
ResetLookatPos(&
m_vLookat);
}
根据上面介绍的内容,可以定义一个具有九个自由度的摄像机CCamera类,其中可以沿三个分量平移、绕三个分量旋转,以及在三个坐标方向上绕观察点旋转。
4.CCamera类定义
#pragmaonce
#include<
d3d9.h>
d3dx9.h>
//--------------------------------------------------------------------------------------
//Name:
classCCamera
//Desc:
虚拟摄像机平移、旋转
classCCamera
private:
D3DXVECTOR3m_vRightVec;
//摄像机右侧向量
D3DXVECTOR3m_vUpVec;
//摄像机上方向量
D3DXVECTOR3m_vLookVec;
//摄像机视线方向
D3DXVECTOR3m_vPosition;
//摄像机当前位置
D3DXMATRIXm_matView;
//摄像机矩阵
D3DXMATRIXm_matProj;
//投影矩阵
D3DXVECTOR3m_vLookat;
//摄像机视线位置
LPDIRECT3DDEVICE9m_pd3dDevice;
public:
CCamera(IDirect3DDevice9*pd3dDevice);
virtual~CCamera(void);
VOIDGetViewMatrix(D3DXMATRIX*pMatrix);
//获取摄像机矩阵
VOIDGetProjMatrix(D3DXMATRIX*pMatrix){*pMatrix=m_matProj;
}
VOIDGetCameraPos(D3DXVECTOR3*pVector){*pVector=m_vPosition;
VOIDGetLookVector(D3DXVECTOR3*pVector){*pVector=m_vLookVec;
VOIDResetLookatPos(D3DXVECTOR3*pLookat=NULL);
//设置视线位置
VOIDResetCameraPos(D3DXVECTOR3*pVector=NULL);
//设置摄像机位置
VOIDResetViewMatrix(D3DXMATRIX*pMatrix=NULL);
//设置摄像机(观察)矩阵
VOIDResetProjMatrix(D3DXMATRIX*pMatrix=NULL);
//设置投影矩阵
//沿各分量平移
VOIDMoveAlongRightVec(FLOATfUnits);
//沿right向量移动
VOIDMoveAlongUpVec(FLOATfUnits);
//沿up向量移动
VOIDMoveAlongLookVec(FLOATfUnits);
//沿look向量移动
//绕各分量旋转
VOIDRotationRightVec(FLOATfAngle);
//绕right向量选择
VOIDRotationUpVec(FLOATfAngle);
//绕up向量旋转
VOIDRotationLookVec(FLOATfAngle);
//绕look向量旋转
//绕空间点旋转
VOIDCircleRotationX(FLOATfAngle);
//在X方向上绕观察点旋转
VOIDCircleRotationY(FLOATfAngle);
//在Y方向上绕观察点旋转
VOIDCircleRotationZ(FLOATfAngle);
//在Z方向上绕观察点旋转
};
5、摄像机类CCamera类的实现
#include"
Camera.h"
fstream>
CCamera:
CCamera(IDirect3DDevice9*pd3dDevice)
m_pd3dDevice=pd3dDevice;
m_vRightVec=D3DXVECTOR3(1.0f,0.0f,0.0f);
//默认右向量与X正半轴重合
m_vUpVec=D3DXVECTOR3(0.0f,1.0f,0.0f);
//默认上向量与Y正半轴重合
m_vLookVec=D3DXVECTOR3(0.0f,0.0f,1.0f);
//默认观察向量与Z正半轴重合
m_vPosition=D3DXVECTOR3(0.0f,0.0f,0.0f);
//默认摄像机的位置为原点
m_vLookat=D3DXVECTOR3(0.0f,0.0f,0.0f);
GetViewMatrix(&
m_matView);
//取得取景变换矩阵
D3DXMatrixPerspectiveFovLH(&
m_matProj,D3DX_PI/4.0f,1.0f,1.0f,2000.0f);
//投影变换矩阵
~CCamera(void)
GetViewMatrix(D3DXMATRIX*pMatrix)
//使各分量相互垂直
D3DXVec3Normalize(&
m_vLookVec);
D3DXVec3Cross(&
m_vUpVec,&
m_vRightVec);
//上向量与观察向量垂直
m_vUpVec);
//规格化上向量
//右向量与上向量垂直
//你能通过左手法则确定叉积返回的向量。
按照第一个向量指向第二个向量弯曲你的左手,//这时拇指所指的方向就是叉积向量所指的方向。
//规格化右向量
//创建取景变换矩阵
pMatrix->
_11=m_vRightVec.x;
//Rx
_12=m_vUpVec.x;
//Ux
_13=m_vLookVec.x;
//Lx
_14=0.0f;
_21=m_vRightVec.y;
//Ry
_22=m_vUpVec.y;
//Uy
_23=m_vLookVec.y;
//Ly
_24=0.0f;
_31=m_vRightVec.z;
//Rz
_32=m_vUpVec.z;
//Uz
_33=m_vLookVec.z;
//Lz
_34=0.0f;
_41=-D3DXVec3Dot(&
m_vPosition);
//-P*R
_42=-D3DXVec3Dot(&
//-P*U
_43=-D3DXVec3Dot(&
//-P*L
_44=1.0f;
ResetLookatPos(D3DXVECTOR3*pLookat)
if(pLookat!
=NULL)m_vLookat=(*pLookat);
elsem_vLookat=D3DXVECTOR3(0.0f,0.0f,1.0f);
m_vLookVec
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