Opengl绘制我们的小屋(四)第三人称漫游

本节内容是在第一人称漫游上完成的，请先了解上文中第一人称漫游的实现.

这一节讲下第三人称漫游是如何实现，第三人称，简单来说，就是在你后面会跟着一台摄像机顺着你拍摄。

先看一下失败的尝试。这个方法是把人定在摄像机方向的前面，结合前面第一人称漫游的实现，如果只是前后左右移动，人和摄像机是一起的，这样是不用改动，关键是原来以摄像机为原点旋转，而这个我们要以人为原点来旋转，先来看下水平左右的的旋转实现，如下图：

根据上面关系，我们主要代码如下，大致过程如下，人左右旋转，然后得到摄像机的新位置，摄像机再调整方向，根据摄像机的方向与人的距离设定人的位置。

 type ThreeCamera() =
         let camera = new Camera()
         let mutable toEye = .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)
         //左右对中心转
         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))
         //得到摄像机新位置
             let newEye = oex * cosLR + oez * sinLR + Vector2(origin.X,origin.Z)
             camera.Eye <- Vector3(newEye.X,camera.Eye.Y,newEye.Y)
         //重新调整摄像机的方向
         camera.XAngle <- camera.XAngle + x

左右旋转在正常的速度下，能得到正常的效果，后面我试着改变人与摄像机的长度，或者快速左右旋转，都会造成人的位置移动，想了一久都没想到是什么原因，如果有知道可能原因,麻烦告知一下.谢谢了.

此路不通后,我想了一种思路,说起来很简单,第一人称是以摄像机为球心,摄像机的方向为球面坐标系.如果以第三人称来看,人应该是球心,摄像机所在位置可以看做是球面,只需要换算一下球心与球面的算法就可以,如下所示.

     type Camera() =
         let mutable origin = Vector3.Zero
         let mutable length = .
         let mutable yangle = .
         let mutable xangle= Math.PI/.
         let mutable bThree = true
         do
             if not bThree then xangle <- Math.PI/. 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 < . then length <- 0.1
                 length <- value
         member this.YAngle
             with get() = yangle
             and set value =
                 if value > Math.PI/. then yangle <- Math.PI/.
                 elif value < -Math.PI/. then yangle <- -Math.PI/.
                 else yangle <- value
         member this.XAngle
             with get() = xangle
             and set value =
                 if value > .* Math.PI then xangle <- value - .* Math.PI
                 elif value < . then xangle <- value + . * Math.PI
                 else xangle <- value
         member this.PeopleAngle
             with get()=
                 let mutable angle = this.XAngle + Math.PI/.
                 angle
         member this.Direction
             with get() =
                 let mutable len = .
                 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与yangle分别是指人或者摄像机当前的偏移量，上文中讲第一人称有讲。IsThree表示是在第三人称漫游情况下，这里面会计算球心Origin与球面Direction，在第一人称时，摄像机位置Eye是origin，摄像机方向Target是Direction,因为摄像机是方向向量，所以length此时固定为1来算，此时改变此值没什么意义，而在第三人称时，人是Origin,而摄像机Eye是Direction,此时length表示人与摄像机的距离，会造成视角内人物放大与放小的效果。

这段代码可以很好的工作，并且很容易就实现第一人称与第三人称的切换，需要注意的是，以第三人称漫游时，上下旋转和前后左右走动与第一人称是相反的，大家可以自己想像一下，在第三人称时，人向上，对应摄像机的在球面是向下动的，同理，前后左右走动也是一样，只有左右旋转时，第一人称与第三人称方向一致。

效果图，灯光还没设置完整，里面有点暗。

原来的附件在我的笔记本上HD5650可以运行，我发现在我老婆的电脑上，用的是650TI,会出现相关内存不能为读的问题，经查找，发现问题是在设置顶点数据//GL.VertexPointer(3,VertexPointerType.Float,0,IntPtr.Zero)这句代码有问题，现改为GL.InterleavedArrays(InterleavedArrayFormat.V3f,0,IntPtr.Zero)，也可以运行，具体原因不知，有那么清楚，可以帮忙说明下。

下面给出实现第一人称与第三人称切换版的附件。

新增加快捷键V切换一三人称漫游，小键盘上的+与—分别是增加与缩小人与摄像机的距离。

一三人称小室切换版。