如何防止使用四元数的FPS相机倾斜和弄乱？

17

我正在使用类似FPS的相机，并且使用四元数。但是，每当我尝试向上看然后向侧面倾斜时，它都会倾斜，有时它会上下颠倒。我怎样才能解决这个问题？

— 爱丁
source

3

（将在7个小时内自动答复）...

— Aeodyn 2012年

16

您可以将四元数分解为一组偏航角/俯仰角/滚动角，但这通常是过大的。

而不是像这样构成四元数：

cameraOrientation = cameraOrientation * framePitch * frameYaw;

尝试这个：

cameraOrientation = framePitch * cameraOrientation * frameYaw;

这样就永远不会产生倾斜/滚动，等效于分别存储偏航和俯仰

— ltjax
source

3

这个。这正是我想要的。一口气解决了我的问题。真好！

— aardvarkk

1

是framePitch和frameYaw float类型？另外，对于您的第一句话，我将不胜感激。

— sirdank 2015年

1

@sirdank cameraOrientation，framePitch和frameYaw都是四元数（每个四元数是4个浮点数或双精度数）。

— Dan

8

这是我有一段时间的问题了，我找不到任何答案，所以我想将其发布在这里。

实际上很简单。您最有可能进行旋转的方式是这样的：

currentDirection * newRotation;

但是，这样做是行不通的。

newRotation * currentDirection;

您要做的是，以第一顺序进行向上和向下旋转，然后以第二顺序进行侧向旋转。

对我来说，就像这样：

        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Up))
            Direction = Direction * Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(1, 0, 0), TurnSpeed);
        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Down))
            Direction = Direction * Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(-1, 0, 0), TurnSpeed);
        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Left))
            Direction = Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(0, 0, 1), TurnSpeed) * Direction;
        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Right))
            Direction = Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(0, 0, -1), TurnSpeed) * Direction;

出于某种原因，第一种方法具有相对于当前横向方向的旋转，而您想要上下旋转，但是您不希望横向旋转具有当前的横向方向，因此需要第二阶。

— 爱丁
source

我不得不等待7个小时才能回答自己的问题……

— Aeodyn 2012年

抱歉，您可以用一些屏幕截图对此进行解释吗？“一阶”和“二阶”有点令人困惑-谢谢！

— Atav32

使用四元数时，顺序很重要，因为3D旋转总是如此。在我的示例中，“方向* = newRotation”与“方向=方向* newRotation”相同。但是，随着左右旋转，我们希望反过来。这使其不依赖于向上和向下倾斜，从而导致滚动。

— Aeodyn 2012年

哦，尽管我要说的是四分之一点是它避免了万向节锁定，并且旋转都是独立的，但是我可能误读了教科书。因此，为了澄清一下，您是说如果反转旋转变换的顺序，可以防止相机倾斜？还是在旋转偏航时将滚动和俯仰转换手动设置为0？

— Atav32 2012年

5

对于FPS相机，您通常不希望滚动，并且俯仰角度限制为+/- 90度，因此，我仅使用偏航角和俯仰角度来跟踪当前状态。四元数的全部功能实际上并没有帮助。

如果要使用四元数关键帧插值或类似方法在FPS摄像机和动画摄像机之间转换，仍可以在四元数之间来回转换偏航角/俯仰角。

— 内森·里德（Nathan Reed）
source

0

另一个简单的技巧是将摄影机放置在GameObject中，并通过偏航角旋转控制游戏对象，而子摄影机则配置有Pitch坐标：

playerCameraHolder.transform.Rotate(0, rotationYaw, 0);
playerCamera.transform.Rotate(rotationPitch, 0, 0);

— 维克多
source