OSG坐标问题

qiutao

v->push_back( osg::Vec3( -1.f, 0.f, -1.f ) );
v->push_back( osg::Vec3( 1.f, 0.f, -1.f ) );
v->push_back( osg::Vec3( 1.f, 0.f, 1.f ) );
v->push_back( osg::Vec3( -1.f, 0.f, 1.f ) );
这是一个快速入门上面第一个例子的部分代码，将其中的顶点坐标取值和OpenGL中的相应顶点取值比较可以猜测OSG的
坐标系统是X向右，Y向屏幕外，Z向上，也就是说OSG的坐标系统与OpenGL中的Y，Z互换了，不知道是不是这样的，我问一些网友说是这样的，但是我始终找不到官方的资料说这坐标问题，所以很疑惑。
今天看快速入门最后一章一个例子时又产生了疑惑，代码如下
osgViewer::Viewer viewer;
viewer.setSceneData( osgDB::readNodeFile( "cow.osg" ) );
viewer.getCamera()->setProjectionMatrixAsPerspective( 40., 1., 1., 100. );
// 创建矩阵，指定到视点的距离。
osg::Matrix trans;
trans.makeTranslate( 0., 0., -12. );
// 旋转一定角度（弧度值）。
double angle( 0. );
while (!viewer.done())
{
  // 创建旋转矩阵。
  osg::Matrix rot;
  rot.makeRotate( angle, osg::Vec3( 1., 0., 0. ) );
  angle += 0.01;
  // 设置视口矩阵（旋转矩阵和平移矩阵连乘）。
  viewer.getCamera()->setViewMatrix( rot * trans );
  // 绘制下一帧
  viewer.frame();
}
这里感到疑惑之一是trans.makeTranslate( 0., 0., -12. );
为什么这里改变Z的坐标，那么按照我上面的OSG坐标来说的话，这里是将相机向下移动了12个单位吧，为什么不是改变Y的坐标呢，难道视点不是指向Y的吗？
rot.makeRotate( angle, osg::Vec3( 1., 0., 0. ) );
这里也是，当我改为rot.makeRotate( angle, osg::Vec3( 0.,1., 0. ) );时牛不是沿Y旋转而是沿Z旋转
所以我现在得出的结论是写顶点坐标时，OSG的Y,Z坐标和OpenGL相反，而写矩阵时又和OpenGL一致，我想应该不至于这样吧，但是一直找不到相关的资料，希望高手解惑！！！

qiutao

希望能给我们这些新手详细的讲解一下坐标的问题。

array

首先，OSG的坐标系是这样的：X向右，Y向屏幕里，Z向上，因此它符合右手坐标系；与OpenGL相比，它的坐标系相当于绕X轴正向逆时针旋转了90度。这一点在OSGQSG中有叙述，您可以再仔细找一下。

至于您遇到的困惑，我想主要是您混淆了三维世界和观察矩阵的概念~~如果您希望牛能够向下移动12个单位，同时绕X轴旋转的话，可以给它一个MatrixTransform的父节点，并且将变换矩阵传递给这个MatrixTransform节点。
但是在您的程序中，rot*trans的矩阵连乘操作是针对场景的主摄像机，即：
viewer.getCamera()->setViewMatrix( rot * trans );
那么也就是说，您修改的是摄像机的观察矩阵：即，在摄像机坐标系中，三维世界相对于摄像机的位置。
摄像机坐标系是由setProjectionMatrixAsPerspective决定的，也就是说，您的摄像机采用透视投影的方式，因此它面向XY平面，视野夹角40度，原点与世界原点暂时是重合的。（此时如果直接运行程序，可以看到一片黑，因为摄像机完全在牛模型的体内）
然后，三维世界沿着Z负方向移动了12个单元，此时您可以看见牛了。
之后，您选择沿X方向旋转三维世界（此处也就是旋转牛），由于摄像机面对着XY平面（Y向上），所以模型相当于横着滚动。此时请不要再用世界坐标系来理解您看到的景象了，因为有透视投影的关系，摄像机本身已经是面对XY平面的~~OSG的世界坐标系并没有发生任何变化

qiutao

谢谢你的讲解！！
首先我在OSGQSG中真的没有看到这些叙述，我前些时问一个网友他是说Y向屏幕外，也就是说Z和Y换了下，相对于OpenGL而言。所以一直觉得很困惑。
其次，我的意图不是要牛向下移动12个单位，而是我认为摄像机的指向是沿Y的负方向(因为我看OpenGL指南上面说的是默认的摄像机指向Z轴负方向)如果按照Z和Y就是互换下，那么这里就是说应该是Y坐标值为-12,另外OpenGL指南上面说的摄像机坐标应该就是视点坐标，而setProjectionMatrixAsPerspective应该是指定的投影矩阵吧，投影矩阵应该不会和视点有关系吧，为什么说摄像机采用透视投影的方式，因此它面向XY平面，这个点也很疑惑，难道OSG和OpenGL的那些矩阵不是对应的吗？书上说的是模型视图矩阵就是移动物体和相机的，而投影矩阵是定义视景体的，就相当于个焦距吧，视口变换是定义屏幕窗口大小的，这些在OSG中都是怎么定义的呢？由于是三维已经OpenGL的初学者所以对这些东西都不是很清楚，希望能耐心讲解。

array

Y的方向是向里的，这一点您可以做实验来验证。三维仿真系统的坐标系和真实世界一样，都是右手坐标系。除此之外，请一定相信OSG和OpenGL的矩阵运算方法之间没有任何矛盾之处，这个坐标系的偏差也不会对场景的运算产生任何影响。因此请不要单纯地用Y/Z互换来解释您看到的现象，最起码来说，OSG和OpenGL的坐标系Y/Z轴是不能互换的，两者相差了90度！

这里关键的问题是setViewMatrix函数到底做了什么：它的作用并非是让摄像机运动！而是让整个三维世界·按照摄像机坐标系（而非绝对坐标系）·实现运动
那么，摄像机坐标系是由谁来定义的呢？显然它不应当与世界坐标系重合。我的理解是视点的变换改变了摄像机坐标系的旋转姿态，就如同自然世界中的我们不改动相机三脚架位置，而仅仅是调整相机使其对准某个方向一样。所谓的透视投影矩阵，其作用同样是调整视点，对于OSG来说，也就是改变摄像机坐标系的旋向。
透视投影矩阵和正交矩阵的有关定义请参阅OpenGL红宝书的相关解释，在第四版的86页可以找到下面的语句：
“可以通过旋转和平移来改变函数gluPerspective创建的视景体的朝向，如果不进行这些变换，视点将位于原点，视线指向Z轴负方向”。
这也就是我为什么说“摄像机坐标系是由setProjectionMatrixAsPerspective决定的，它面向XY平面”的原因。

如果您能够同意我对于摄像机坐标系的诠释。那么后面的问题就迎刃而解了，请参阅我第一次回帖中的解释。

qiutao

谢谢了，我自己再琢磨下

FlySky

不论是OPENGL还是OSG，都采用是右手系，

opengl坐标系，即z轴正向朝外;y轴正向朝上;x轴正向朝右.
osg坐标系，即z轴正向朝上;y轴正向朝前;x轴正向朝右.


可以这么来说，将opengl坐标系沿x轴沿前下方旋转90度,即osg的默认坐标系.


这跟Directx是不一样的，Directx采用左手坐标系，即z轴正向朝里;y轴正向朝上;x轴正向朝右.

maruigxxg

在viewer.getCamera()->setProjectionMatrixAsPerspective( 40., 1., 1., 100. );之前，
osg::Vec3 vecEye, vecCenter, vecUp;
采用viewer.getCamera()->getViewMatrixAsLookAt(vecEye, vecCenter, vecUp);
可以看到:
vecEye = {0.0, 0.0, 0.0};
vecCenter = {0.0, 0.0, -1.0};
vecUp = { 0.0, 1.0, 0.0 };
由此可以看出在设置透视之前，镜头是对准XOY平面的。