OpenGL之yaw、pitch、fov 和 lookAt

在 3D 图形学中，yaw、pitch、fov 和 lookAt 都是控制摄像机（Camera）行为的关键参数，但它们的 作用层级 和 使用场景 不同。

1. `yaw`、`pitch`、`fov` 的作用

(1) `yaw`（偏航角）

作用：控制摄像机 左右旋转（绕世界坐标系的 Y 轴）。
影响：
- yaw = 0：默认朝向 +Z 轴（OpenGL 的初始视角）。
- yaw = -90：朝向 -X 轴（常用于 FPS 游戏的默认视角）。

计算：

cpp

front.x = cos(yaw) * cos(pitch);
front.z = sin(yaw) * cos(pitch);

(2) `pitch`（俯仰角）

作用：控制摄像机 上下旋转（绕摄像机的 X 轴）。
影响：
- pitch = 0：水平向前。
- pitch > 0：向上看（如看向天空）。
- pitch < 0：向下看（如看向地面）。
计算：

cpp
```
front.y = sin(pitch);
```

(3) `fov`（视野范围，Field of View）

作用：控制 透视投影的视角宽度（类似人眼的视野）。
影响：
- fov 越大，视野越广（类似广角镜头，但可能变形）。
- fov 越小，视野越窄（类似望远镜）。
典型值：
- 45.0f（默认自然视角）。
- 90.0f（更广的视野）。

2. `lookAt` 的作用

lookAt 是一个 矩阵计算函数（如 glm::lookAt），用于直接定义摄像机的 位置、目标点和上方向，而不需要手动计算 yaw 和 pitch。

函数原型（GLM）

cpp

glm::mat4 view = glm::lookAt(glm::vec3(cameraPos),   // 摄像机位置 (x,y,z)glm::vec3(cameraTarget),// 看向的目标点 (x,y,z)glm::vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f) // 上方向 (通常取世界Y轴)
);

`lookAt` 的特点

直接指定目标点，不需要计算 yaw 和 pitch。
适用于固定视角（如第三人称跟随摄像机）。
内部自动计算 摄像机的 front、right、up 向量。

3. `yaw/pitch/fov` vs `lookAt` 的区别

特性	`yaw`/`pitch`/`fov`	`lookAt`
控制方式	通过角度计算方向	直接指定目标点
适用场景	第一人称游戏（FPS）、自由摄像机	固定视角（如RPG、第三人称）
计算复杂度	需要手动计算 `front` 向量	自动计算方向
灵活性	适合动态旋转（如鼠标控制视角）	适合静态或跟随目标
典型应用	`WASD` 移动 + 鼠标旋转	摄像机看向角色

第一人称与第三人称游戏的核心区别：在于视角范围和沉浸感。
第一人称以角色主观视角呈现，视野受限但代入感强，常见于射击类游戏；第三人称以旁观视角展现角色全身及环境，视野开阔且操作灵活，多用于动作冒险类游戏。
核心差异
1）视角范围
第一人称：仅显示角色视线范围内的场景，类似现实视野（水平约110度），无法观察角色自身或后方环境。
第三人称：可显示角色全身及周围更广范围（约270度视野），支持通过调整镜头观察掩体后或侧方动态。
2）沉浸感与操作
第一人称：通过限制视野强化代入感，如《使命召唤》中核爆场景直接传递角色濒死体验，但快速镜头移动易引发3D眩晕。
第三人称：允许分离操控角色移动与镜头转向，更适合复杂动作场景（如《古墓丽影》攀爬跳跃），但情感共鸣较弱。

4. 如何结合使用？

(1) 用 `yaw/pitch` 计算 `front`，再用 `lookAt`

cpp

// 计算前向向量
glm::vec3 front;
front.x = cos(yaw) * cos(pitch);
front.y = sin(pitch);
front.z = sin(yaw) * cos(pitch);
front = glm::normalize(front);// 使用 lookAt
view = glm::lookAt(cameraPos, cameraPos + front, glm::vec3(0, 1, 0));

(2) 直接用 `lookAt` 控制

cpp

// 让摄像机始终看向某个目标（如玩家角色）
view = glm::lookAt(cameraPos, playerPos, glm::vec3(0, 1, 0));

5. 总结

yaw/pitch/fov：
- 适用于 自由摄像机（如FPS游戏），通过角度控制方向。
- 需要手动计算 front 向量。
lookAt：
- 适用于 固定目标摄像机（如RPG、第三人称），直接指定看向的位置。
- 自动计算方向，无需处理 yaw/pitch。