四元数摄像机

无万向锁，旋转绝对自由。就是不好控制

BTW：这是渲染引擎部件之一。CCamera可以用于设置RenderTarget，而CViewerCamera则是给用户3D漫游用的

public class CCamera
    {
        Matrix4x4 mViewMatrix, mProjMatrix;

        protected Vector mPosition;
        protected Quaternion mOri;

        protected Vector mFront;
        protected Vector mTop;
        protected Vector mRight;

        double mFovy;
        double mNear;
        double mFar;
        double mAspect;

        CFrustum mFrustum = new CFrustum();
 

        /**//// <summary>
        /// 摄像机Z
        /// </summary>

        public Vector Front
        {
            get { return mFront; }
        }
        /**//// <summary>
        /// 摄像机Y
        /// </summary>
        public Vector Top
        {
            get { return mTop; }
        }
        /**//// <summary>
        /// 摄像机X
        /// </summary>
        public Vector Right
        {
            get { return mRight; }
        }

        public Vector Position
        {
            get { return mPosition; }
            set { mPosition = value; }
        }

        public Quaternion Orientation
        {
            get { return mOri; }
            set { mOri = value; }
        }

        public double Fovy
        {
            get { return mFovy; }
            set { mFovy = value; }
        }

        public double Near
        {
            get { return mNear; }
            set { mNear = value; }
        }

        public double Far
        {
            get { return mFar; }
            set { mFar = value; }
        }

        public double Aspect
        {
            get { return mAspect; }
            set { mAspect = value; }
        }

        public CCamera(double aspect)
        {
            mFar = 2500;
            mFovy = 45;
            mNear = 1;
            mAspect = aspect;
            mOri = Quaternion.Inentity;
            Update();
        }

        public void UpdateProjection()
        {
            mProjMatrix = Matrix4x4.GetProjectionMatrix(mFovy, mAspect, mNear, mFar);
        }

        public void Update()
        {
            mViewMatrix = Matrix4x4.GetTranslateMatrix(-mPosition) * mOri.ToMatrix4(new Vector());
            mProjMatrix = Matrix4x4.GetProjectionMatrix(mFovy, mAspect, mNear, mFar);
            mFrustum.Update(mViewMatrix, mProjMatrix);

            Matrix3x3 rot = mOri.ToMatrix3();
            mFront = rot * new Vector(0, 0, 1);
            mTop = rot * new Vector(0, 1, 0);
            mRight = rot * new Vector(1, 0, 0);
        }

        public Matrix4x4 ProjMatrix
        {
            get { return mProjMatrix; }
            set { mProjMatrix = value; }
        }

        public Matrix4x4 ViewMatrix
        {
            get { return mViewMatrix; }
            set { mViewMatrix = value; }
        }
}

public class CViewerCamera : CCamera
    {
        public CViewerCamera(double aspect)
            : base(aspect)
        { }

        protected double mMoveSpeed = 2.5;
        protected double mTurnSpeed = Math.PI / 45;

        public double MoveSpeed
        {
            get { return mMoveSpeed; }
            set { mMoveSpeed = value; }
        }

        public double TurnSpeed
        {
            get { return mTurnSpeed; }
            set { mTurnSpeed = value; }
        }

        public void MoveAbs(Vector mov)
        {
            mPosition += mOri.ToMatrix3() * mov;
        }
 
        public void MoveFront()
        { mPosition += mFront * mMoveSpeed; }

        public void MoveBack()
        { mPosition -= mFront * mMoveSpeed; }

        public void MoveLeft()
        { mPosition -= mRight * mMoveSpeed; }

        public void MoveRight()
        { mPosition += mRight * mMoveSpeed; }

        public void MoveUp()
        {
            mPosition += mTop * mMoveSpeed;
        }

        public void MoveDown()
        {
            mPosition -= mTop * mMoveSpeed;
        }

        public void TurnLeft()
        {
            mOri *= Quaternion.FromAngleAxis(mTurnSpeed, new Vector(0, -1, 0));
            mOri.Normalize();
        }

        public void TurnRight()
        {
            mOri *= Quaternion.FromAngleAxis(mTurnSpeed, new Vector(0, 1, 0));
            mOri.Normalize();
        }

        public void TurnUp()
        {
            mOri *= Quaternion.FromAngleAxis(mTurnSpeed, new Vector(-1, 0, 0));
            mOri.Normalize();
        }

        public void TurnDown()
        {
            mOri *= Quaternion.FromAngleAxis(mTurnSpeed, new Vector(1, 0, 0));
            mOri.Normalize();
        }

        public void RollLeft()
        {
            mOri *= Quaternion.FromAngleAxis(mTurnSpeed, new Vector(0, 0, 1));
            mOri.Normalize();
        }

        public void RollRight()
        {
            mOri *= Quaternion.FromAngleAxis(mTurnSpeed, new Vector(0, 0, -1));
            mOri.Normalize();
        }

    }