球面相机旋转

旋转作为三维开发的基本功能，在任何3D程序中都需要。用户通过旋转来实现对模型各个面的浏览，形成直观印象。

 

球面相机旋转

这种旋转方式用户体验方式要优于x轴y轴混合旋转方式，模型旋转的方向和鼠标移动方向保持一致。

下面给出一种“球面相机”实现旋转的方法。

 

原理：

移动鼠标时，通过gluLookAt来改变视点的位置（采用增量的方式），而模型保持不动。即：只进行视点变换，不进行模型变换。

下图是用户按下左键，在屏幕上移动的一段距离（从A移动到B）。

由于屏幕坐标y轴向下，为了与投影平面坐标系（传统笛卡尔坐标）保持一致。

AM = y1-y2;  /*在消息代码中进行描述*/

BM = x2-x1;

 

建立屏幕和投影变换近裁截面之间的对应关系（如下图）。

代码实现：

void setSphereCameraPos()
 2 {
 3 // 左键未按下,直接返回
 4  if (!is_left_button_down)
 5 return;
 6 
 7 // 从聚焦点指向视点的向量  OA向量
 8      vector3dd a(eye-target);
 9 
10 // 计算球面相机半径
11      radius = a.getLength();
12 
13 // 将其单位化
14      a.normailize();
15 
16 // 当前相机向上方向与a做叉乘，计算投影面水平向右方向向量u
17      vector3dd u = upvector.crossProduct(a);
18 // 将其单位化
19      u.normailize();
20 
21 // 计算相机向上方向在投影面上的投影向量 即垂直向上的方向向量v
22      vector3dd v = a.crossProduct(u);
23 // 将其单位化
24      v.normailize();
25 
26 // 计算屏幕AB在投影面上对应的向量 AB向量
27      vector3dd m = u*delta_point.x + v*delta_point.y;
28 
29 // 计算m向量的长度
30  double len = m.getLength();
31 // 降低灵敏度
32      len /=20.0;
33 
34 if (len>0.0)
35     {
36 // 角度AOB  弧度表示 弧长/半径
37  double x = len/radius;
38 // 将AB向量单位化
39          m.normailize();
40 
41 // 按相反方向转动视点到C 从而使得按与鼠标移动一致的方向转动模型
42          x =-1*x;
43 // 计算新的相机位置 C
44          eye = target+(a*cos(x) + m*sin(x))*radius;    
45 
46 // 计算新的相机向上方向
47          upvector = v;
48     }
49 }

消息代码

LRESULT CALLBACK WndProc(    HWND    hWnd,            // Handle For This Window
 2                           UINT    uMsg,                // Message For This Window
 3                           WPARAM    wParam,                // Additional Message Information
 4                           LPARAM    lParam)                // Additional Message Information
 5  {
 6 switch (uMsg)                                    // Check For Windows Messages
 7      {
 8 case WM_LBUTTONDOWN:
 9         {
10             is_left_button_down =true;
11             pre_point.x = LOWORD(lParam);
12             pre_point.y = HIWORD(lParam);
13 
14 return0;
15         }
16 
17 case WM_MOUSEMOVE:
18         {
19 if (is_left_button_down)
20             {
21                 cur_pt.x = LOWORD(lParam);
22                 cur_pt.y = HIWORD(lParam);

　　　　　　　　　　　 // delta_point为增量点
23                 delta_point.x =cur_pt.x-pre_point.x);

　　　　　　　　　　　 // 保持屏幕坐标系和投影平面坐标系一致
24                 delta_point.y = -1*(cur_pt.y-pre_point.y);

　　　　　　　　　　　 // 将当前点赋值给前一个点
25                 pre_point = cur_pt;
26 

                   // 计算相机新的位置
27                 setSphereCameraPos();
28             }
29 
30 return0;
31         }
32 
33 case WM_LBUTTONUP:
34         {
35             is_left_button_down =false;
36 return0;
37         }
38     }
39 
40 // Pass All Unhandled Messages To DefWindowProc
41  return DefWindowProc(hWnd,uMsg,wParam,lParam);
42 }
43  

vector3dd类

效果图：