Como impedir que a minha câmera FPS usando Quaternion se incline e atrapalhe?

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Estou usando uma câmera tipo FPS e ela usa quaternions. Mas, sempre que tento olhar para cima e para os lados, ele se inclina e, às vezes, pode virar de cabeça para baixo. Como posso consertar isso?

— Aeodyn
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(Will Self-resposta em 7 horas) ...

— Aeodyn

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Você pode decompor seu quaternion em um conjunto de ângulos de guinada / inclinação / rotação, mas geralmente é um exagero.

Em vez de compor seus quaternions assim:

cameraOrientation = cameraOrientation * framePitch * frameYaw;

Tente o seguinte:

cameraOrientation = framePitch * cameraOrientation * frameYaw;

Nunca gerará inclinação / rotação e é equivalente a armazenar guinada e inclinação separadamente

— ltjax
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Este. Era exatamente isso que eu estava procurando. Resolvi meu problema de uma só vez. Agradável!

— aardvarkk

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São framePitche frameYaw floattipos? Também agradeceria alguns esclarecimentos sobre sua primeira frase.

— Sirdank

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@sirdank cameraOrientation, framePitche frameYawsão todos quatérnions (cada Quatérnion é 4 flutuadores ou duplos).

— Dan

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Esse é um problema que tive por um tempo e não consegui encontrar respostas para, então pensei em publicá-lo aqui.

Na verdade é bem simples. Como você provavelmente está fazendo as rotações é assim:

currentDirection * newRotation;

Mas, fazer assim também não funciona.

newRotation * currentDirection;

O que você precisa fazer é fazê-lo na primeira ordem para as rotações para cima e para baixo e na segunda ordem para as rotações laterais.

Para mim, foi assim:

        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;

Por um motivo, a primeira maneira tem a rotação em relação à direção lateral atual, que você deseja para cima e para baixo, mas você não deseja isso para as rotações laterais, e é por isso que a segunda ordem é necessária.

— Aeodyn
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Eu tive que esperar 7 horas para responder a minha própria ...

— Aeodyn

desculpe, você pode explicar isso com algumas capturas de tela? "primeira ordem" e "segunda ordem" são um pouco confusas - obrigado!

— Atav32

Ao trabalhar com Quaternions, a ordem importa, como sempre acontece com as rotações 3D. No meu exemplo, "Direction * = newRotation" é o mesmo que "Direction = Direction * newRotation". Mas, com as rotações esquerda e direita, queremos o contrário. Isso não depende da inclinação para cima e para baixo, o que causa o rolamento.

— Aeodyn

Oh, eu acho que o ponto dos quartos de dólar era que ele evitava a trava do cardan e as rotações eram todas independentes, mas posso ter interpretado mal o livro. Então, só para esclarecer, você está dizendo que, se você reverter a ordem das transformações de rotação, poderá impedir que a câmera se incline? Ou você está definindo manualmente as transformações de rotação e inclinação como 0 quando você gira a guinada?

— Atav32

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Para uma câmera FPS, você geralmente não quer rolar e está limitado a +/- 90 graus de inclinação, então eu acompanharia o estado atual usando ângulos de guinada e inclinação. Todo o poder dos quaternions não é realmente útil para isso.

Você ainda pode converter os ângulos de guinada / pitch de e para quaternions, caso deseje fazer a transição entre a câmera FPS e as câmeras animadas usando a interpolação do quadro-chave de quaternion ou algo assim.

— Nathan Reed
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Outro truque simples é colocar a câmera em um GameObject e fazer com que a rotação de guinada controle o objeto do jogo, enquanto a câmera secundária estiver configurada com as coordenadas de afinação:

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

— Victor S
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