不确定在这种情况下如何正确使用 Matrix4.LookAt

Question

我正在尝试光线行进，并且一直在关注Jamie Wong 的教程。

当移动相机部分来时，他们使用 function

mat4 viewMatrix(vec3 eye, vec3 center, vec3 up) {
    vec3 f = normalize(center - eye);
    vec3 s = normalize(cross(f, up));
    vec3 u = cross(s, f);
    return mat4(
        vec4(s, 0.0),
        vec4(u, 0.0),
        vec4(-f, 0.0),
        vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1)
    );
}

生成可用于变换方向向量的矩阵，使相机看向右侧 object。

我想将矩阵计算移出着色器，因为它更适合作为制服，所以我做了，但 OpenTK 的 function Matrix4.LookAt()产生非常不同的结果，我不知道如何使用 Jamie 的 function 给出的简单乘法将它们应用于射线。

我已经确认矩阵被正确加载到制服中，它只是不适用于方向向量。

编辑：我知道我可以将 Jamie Wong 的 function 从 GLSL 翻译成 C#，但我想知道 Matrix4.LookAt 的正确用法。

Answer 1

OpenTK 在OpenTK.Mathematics命名空间中提供了数据类型Vector3 、 Vector4和Matrix4 。

假设你有向量：

Vector3 center;
Vector3 eye;
Vector3 up;

计算视图矩阵如下

var f = Vector3.Normalize(center - eye);
var s = Vector3.Normalize(Vector3.Cross(f, up));
var u = Vector3.cross(s, f);
var viewMatrix = new Matrix4(
    new Vector4(s, 0.0f),
    new Vector4(u, 0.0f),
    new Vector4(-f, 0.0f),
    new Vector4(0.0f, 0.0f, 0,0f, 1.0f),
);

可以使用GL.UniformMatrix4设置mat4类型的制服。 例如：

uniform mat4 viewMatrix;

int viewMatrixLoc = GL.GetUniformLocation(0, "viewMatrix");
GL.UniformMatrix4(viewMatrixLoc, false, ref viewMatrix);

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您的“视图矩阵”从视图空间转换为世界空间。 它将“视图”光线转换为世界。
Matrix4.LookAt则相反。 它计算一个将世界空间转换为视图空间的矩阵。 它生成一个用于光栅化的矩阵，其中 object 必须从世界转换为视图。
因此，您需要反转从Matrix4.LookAt获得的矩阵：

Matrix4 viewMatrix = Matrix4.LookAt(
    new Vector3(0.0f),
    center - eye,
    up
).Inverted();