如何正确使用gluLookAt？

Question

我不想为了我的3D世界去搞复杂的三角函数来计算旋转之类的，所以觉得使用gluLookAt是个不错的选择。根据文档，我只需要设置三个坐标来表示相机的位置，三个坐标来表示我应该看的地方，还有一个“向上”的位置。这个“向上”的位置我一开始没搞懂，直到我想象它应该和视线成直角，也就是屏幕顶部的方向。

但实际上并不是这样。我有一些Python代码。这段代码初始化了一些数据，还有进入这个游戏部分时的一些模式代码：

def init(self):
    self.game_over = False
    self.z = -30
    self.x = 0
def transfer(self):
    #Make OpenGL use 3D
    game.engage_3d(45,0.1,100)
    gluLookAt(0,0,-30,0,0,0,0,1,0)

“game.engage_3d(45,0.1,100)”基本上是设置投影矩阵，使视角为45度，近处和远处的坐标分别是0.1和100。

第一次调用gluLookAt时，相机的位置设置得很好。

我画了一个中心在(0,0,0)的立方体，使用gluLookAt之前它工作得很好。在我绘制它之前，我有这段代码：

gluLookAt(self.x,0,self.z,0,0,0,0,1,0)
if game.key(KEY_UP):
    self.z += 2.0/game.get_fps()
if game.key(KEY_DOWN):
    self.z -= 2.0/game.get_fps()
if game.key(KEY_LEFT):
    self.x += 2.0/game.get_fps()
if game.key(KEY_RIGHT):
    self.x -= 2.0/game.get_fps()

根据这段代码，向上的位置应该始终保持不变，因为它总是与视线成直角。我本以为它会让相机在z轴上前后移动（用上下键），在x轴上左右移动（用左右键）。但实际上，当我按左右键时，立方体会围绕“眼睛”旋转，旋转的速度会随着按键加快。按上键会让一个神秘的立方体从屏幕外出现并撞击第一个立方体，而按下键又把这个神秘的立方体收回去。这个旋转和出现的立方体结合在一起，产生了完全不同的效果，正如文档所说的那样。

到底出了什么问题呢？

谢谢。

Answer 1

关于gluLookAt中的“上”向量，其实很简单：想象一下你在看某个东西。现在把头倾斜90度。你的位置没有变，看的方向也没变，但你眼睛里看到的画面明显变了。那有什么不同呢？就是你头顶指向的方向。这就是上向量。

不过来回答你的问题：gluLookAt的调用不应该连在一起。换句话说，如果你不太明白它是怎么工作的，唯一可以使用gluLookAt的方式就是下面这个：

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
gluLookAt(...);
# do not touch the modelview matrix anymore!

从你的代码来看，你似乎在做这样的事情：

glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
gluLookAt(...);
# some stuff..
gluLookAt(...);

这样会产生奇怪的结果，因为gluLookAt会把当前的矩阵和它计算出来的视图矩阵相乘。如果你想要组合变换，最好还是弄清楚怎么使用glTranslate、glScale和glRotatef。更好的是，你应该学习一下坐标变换是怎么工作的，然后使用glMultMatrix。