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：

1 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

1 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