Opengl繪制我們的小屋(四)第三人稱漫游

本節內容是在第一人稱漫游上完成的，請先了解上文中第一人稱漫游的實現.

這一節講下第三人稱漫游是如何實現，第三人稱，簡單來說，就是在你后面會跟着一台攝像機順着你拍攝。

先看一下失敗的嘗試。這個方法是把人定在攝像機方向的前面，結合前面第一人稱漫游的實現，如果只是前后左右移動，人和攝像機是一起的，這樣是不用改動，關鍵是原來以攝像機為原點旋轉，而這個我們要以人為原點來旋轉，先來看下水平左右的的旋轉實現，如下圖：

 

根據上面關系，我們主要代碼如下，大致過程如下，人左右旋轉，然后得到攝像機的新位置，攝像機再調整方向，根據攝像機的方向與人的距離設定人的位置。

type ThreeCamera() = 
        let camera = new Camera()
        let mutable toEye = 1.f
        member this.Eye with get() = camera.Eye 
        member this.Target with get() = camera.Target
        member this.Location 
            with get() = 
                let mutable tv = camera.Target-camera.Eye
                tv.Normalize()
                camera.Eye + tv * toEye
        member this.ToEye with get() = toEye and set value = toEye <- value
        member this.Transelt (x,y,z) = 
            camera.Transelt(x,y,z)          
        //左右對中心轉     
        member this.RightAndLeft x =            
            let origin = this.Location
            let oe = camera.Eye - origin
            let length = oe.Length
            let oex = Vector2(oe.X,oe.Z)
            let oez = Vector2(-oe.Z,oe.X)
            let sinLR =length *  float32 (Math.Sin(x))
            let cosLR =length *  float32 (Math.Cos(x))  
        //得到攝像機新位置
            let newEye = oex * cosLR + oez * sinLR + Vector2(origin.X,origin.Z)
            camera.Eye <- Vector3(newEye.X,camera.Eye.Y,newEye.Y)
        //重新調整攝像機的方向
        camera.XAngle <- camera.XAngle + x

左右旋轉在正常的速度下，能得到正常的效果，后面我試着改變人與攝像機的長度，或者快速左右旋轉，都會造成人的位置移動，想了一久都沒想到是什么原因，如果有知道可能原因,麻煩告知一下.謝謝了.

此路不通后,我想了一種思路,說起來很簡單,第一人稱是以攝像機為球心,攝像機的方向為球面坐標系.如果以第三人稱來看,人應該是球心,攝像機所在位置可以看做是球面,只需要換算一下球心與球面的算法就可以,如下所示.

    type Camera() = 
        let mutable origin = Vector3.Zero
        let mutable length = 1.
        let mutable yangle = 0.
        let mutable xangle= Math.PI/2.
        let mutable bThree = true
        do
            if not bThree then xangle <- Math.PI/2. else xangle <- 1.5*Math.PI            
        member this.IsThree 
            with get() = bThree 
            and set value = 
                //if value then this.Origin <- this.Target
                xangle <- xangle + Math.PI
                bThree <- value
        member this.Eye 
            with get() = 
                let mutable eye = this.Origin
                if bThree then eye <- this.Direction
                eye
        member this.People 
            with get() = 
                let mutable people = this.Origin
                if not bThree then people <- this.Direction
                people
        member this.Target 
             with get() = 
                let mutable target = this.Direction
                if bThree then target <- this.Origin
                target
        member this.Origin 
            with get() = origin 
            and set value = origin <- value
        member this.Length 
            with get() = length 
            and set value = 
                if value < 0. then length <- 0.1
                length <- value
        member this.YAngle 
            with get() = yangle
            and set value = 
                if value > Math.PI/2. then yangle <- Math.PI/2.
                elif value < -Math.PI/2. then yangle <- -Math.PI/2.
                else yangle <- value
        member this.XAngle 
            with get() = xangle
            and set value = 
                if value > 2.* Math.PI then xangle <- value - 2.* Math.PI
                elif value < 0. then xangle <- value + 2. * Math.PI
                else xangle <- value       
        member this.PeopleAngle 
            with get()=
                let mutable angle = this.XAngle + Math.PI/2.
                angle
        member this.Direction 
            with get() = 
                let mutable len = 1.
                if bThree then len <- length
                let xyLength = Math.Cos(this.YAngle) * len
                let x:float =float origin.X + xyLength * Math.Cos(this.XAngle)
                let y:float =float origin.Y + len * Math.Sin(this.YAngle)
                let z:float =float origin.Z + xyLength * Math.Sin(this.XAngle)
                Vector3(float32 x,float32 y,float32 z)
        member this.Transelt (x,y,z) = 
            let sinX = Math.Sin(this.XAngle)
            let cosX = Math.Cos(this.XAngle)
            let mutable xstep = x * sinX + z * cosX 
            let mutable zstep = z * sinX - x * cosX
            if bThree then 
                xstep <- -xstep
                zstep <- -zstep
            let x1 = float origin.X + xstep
            let y1 = float origin.Y + y
            let z1 = float origin.Z + zstep 
            printfn "angle:%f, sinx:%f, cosx:%f" this.XAngle sinX cosX
            printfn "x:%f, y:%f, z:%f" x1 y1 z1
            origin <- new Vector3(float32 x1,float32 y1,float32 z1)
        member this.Rotate (x,y) =
            let xa = this.XAngle + x
            let mutable ystep = y
            if bThree then ystep <- -y
            let ya =this.YAngle + ystep
            this.YAngle <- ya
            this.XAngle <- xa

xangle與yangle分別是指人或者攝像機當前的偏移量，上文中講第一人稱有講。IsThree表示是在第三人稱漫游情況下，這里面會計算球心Origin與球面Direction，在第一人稱時，攝像機位置Eye是origin，攝像機方向Target是Direction,因為攝像機是方向向量，所以length此時固定為1來算，此時改變此值沒什么意義，而在第三人稱時，人是Origin,而攝像機Eye是Direction,此時length表示人與攝像機的距離，會造成視角內人物放大與放小的效果。

這段代碼可以很好的工作，並且很容易就實現第一人稱與第三人稱的切換，需要注意的是，以第三人稱漫游時，上下旋轉和前后左右走動與第一人稱是相反的，大家可以自己想像一下，在第三人稱時，人向上，對應攝像機的在球面是向下動的，同理，前后左右走動也是一樣，只有左右旋轉時，第一人稱與第三人稱方向一致。

效果圖，燈光還沒設置完整，里面有點暗。

原來的附件在我的筆記本上HD5650可以運行，我發現在我老婆的電腦上，用的是650TI,會出現相關內存不能為讀的問題，經查找，發現問題是在設置頂點數據//GL.VertexPointer(3,VertexPointerType.Float,0,IntPtr.Zero)這句代碼有問題，現改為GL.InterleavedArrays(InterleavedArrayFormat.V3f,0,IntPtr.Zero)，也可以運行，具體原因不知，有那么清楚，可以幫忙說明下。

下面給出實現第一人稱與第三人稱切換版的附件。

新增加快捷鍵V切換一三人稱漫游，小鍵盤上的+與—分別是增加與縮小人與攝像機的距離。

一三人稱小室切換版。