本节内容

受网友提问，本节实现一个指北针：

上面左下角的指北针由两部分组成，一部分是指针，一部分是底盘：

底盘动，指针在动，默认朝向Z轴负方向是北，朝向X轴正方向是东。你可以感受一下。其它的方向就是朝向Z正是南，朝向X轴负是西。有人问那Y轴呢？东西南北本来就是一个平面的概念，没有Y轴的事情，Y轴就像人站在平地上，头顶上的方向，相当于朝向天空。

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思路

首先要实现HUD，在HUD的相机中添加表盘和指标，要注意以下几点：

HUD的相机的观察矩阵默认是单位矩阵，这样观察矩阵默认就是朝向Z轴负方向。

...
//设置HUD的关键步骤，其中设置了观察矩阵是单位矩阵//以下是设置HUD的七步，正交投影，观察矩阵是单位矩阵，最后渲染，矩阵没有参考帧，不接受事件，只清除深度缓存保持透明//设置视口大小camera->setProjectionMatrix(osg::Matrix::ortho2D(0, 128, 0, 128));camera->setReferenceFrame(osg::Transform::ABSOLUTE_RF);camera->setViewMatrix(osg::Matrix::identity());camera->setClearMask(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);camera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);camera->setAllowEventFocus(false);camera->setViewport(0, 0, 128, 128);
...

表盘要在远处，指标要在近处，因此我们给表盘的四个顶点的z值设置的是-0.2，给指针的四个顶点z轴值的是-0.1，这样指针离视点更近

...
//表盘的顶点osg::Vec3Array* vertices = new osg::Vec3Array;geom->setVertexArray(vertices);vertices->push_back(osg::Vec3(0, 0, -0.2));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 0, -0.2));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 128, -0.2));vertices->push_back(osg::Vec3(0, 128, -0.2));
...
//指针的顶点osg::Vec3Array* vertices = new osg::Vec3Array;geom->setVertexArray(vertices);vertices->push_back(osg::Vec3(0, 0, -0.1));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 0, -0.1));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 128, -0.1));vertices->push_back(osg::Vec3(0, 128, -0.1));

关于旋转的部分，只需要给指针外面套上一个矩阵即可：

osg::MatrixTransform* mt = new osg::MatrixTransform();osg::Geode* geode = new osg::Geode();mt->addChild(geode);

下面就是最关键的旋转部分了，mt矩阵显然是要绕着Z轴转的，这样指针才是和表盘保持平行，在转动，因为汇报的时候顶点左下角是00，右上角是128, 128，因此比如我们要将指针转45度，其实是绕64,64这个位置的z轴转45度，要先平移，将6464移到圆点转，转完再移过去。这个操作没有点基本功估计是理解不了为什么要这样做：

mt->setMatrix(osg::Matrix::translate(osg::Vec3(-64, -64, 0))*osg::Matrix::rotate(osg::inDegrees(45.0), osg::Z_AXIS)*osg::Matrix::translate(osg::Vec3(64, 64, 0)));

把上面的45度换成你想要旋转的角度就实现了一个指北针的功能性的东西了。

现在就是这个角度到底是多少呢？

首先观察矩阵是单位矩阵的情况下，我们朝向z轴负方向，也就是北方。其次是我们得到主视口的观察矩阵，去掉它的移动量，只看旋转量，看看z轴负方向经过观察矩阵的旋转之后，转到了哪里？

        osg::Matrix vm = viewer.getCamera()->getViewMatrix();vm.setTrans(osg::Vec3());//只考虚vm的旋转//接着vm改变了，就看其绕y轴转了多少角度，其它的旋转都可以忽略osg::Vec3 chaoXiang = (-osg::Z_AXIS)*vm;chaoXiang.y() = 0.0;chaoXiang.normalize();

我们发现旋转到了chaoXiang ，然后将头顶的方向也就是y的量置为0，再计算chaoXiang和 (-osg::Z_AXIS)的夹角就得到了需要旋转的角度。

两个向量的夹角我们直接用数量积来计算：

       //接下来看(-osg::Z_AXIS)和chaoXiang的夹角就是指针应该转多少度float angle = acos((-osg::Z_AXIS)*chaoXiang);```
但是数量积有个缺点，acos只能表示[0, PI]，无法表达[0, 2*PI]的范围，因此再用叉乘判断一下两个向量的夹角是正还是负，是负的话再特殊处理一下：```cpp···//因为acos的范围是[0, PI]，但是东西南北的旋转是360度的，因此要判断夹角的正负，使用叉乘来判断osg::Vec3f axis = (-osg::Z_AXIS) ^ chaoXiang;if (axis*osg::Y_AXIS < 0){angle = 2 * osg::PI - angle;}mt->setMatrix(osg::Matrix::translate(osg::Vec3(-64, -64, 0))*osg::Matrix::rotate(angle, osg::Z_AXIS)*osg::Matrix::translate(osg::Vec3(64, 64, 0)));

最后如上就和到了角度。

要是把这篇理解了，基本上对于视口中的向量等等理解有一定深度了。

以下为全部代码

#include <osgViewer/Viewer>
#include <osgDB/ReadFile>
#include <osg/Camera>
#include <osg/Texture2D>
#include <osg/MatrixTransform>osgViewer::Viewer viewer;
osg::MatrixTransform* mt = new osg::MatrixTransform();class UpdateCallback : public osg::NodeCallback
{virtual void operator()(osg::Node* node, osg::NodeVisitor* nv){osg::Matrix vm = viewer.getCamera()->getViewMatrix();vm.setTrans(osg::Vec3());//只考虚vm的旋转//观察矩阵是单位矩阵的情况下是朝向Z轴负方向的，假如我们认为Z轴的负方向是朝北，则经过了vm之后，现在朝chaoXiang//X轴正方向是朝东//接着vm改变了，就看其绕y轴转了多少角度，其它的旋转都可以忽略osg::Vec3 chaoXiang = (-osg::Z_AXIS)*vm;chaoXiang.y() = 0.0;chaoXiang.normalize();//接下来看(-osg::Z_AXIS)和chaoXiang的夹角就是指针应该转多少度float angle = acos((-osg::Z_AXIS)*chaoXiang);//因为acos的范围是[0, PI]，但是东西南北的旋转是360度的，因此要判断夹角的正负，使用叉乘来判断osg::Vec3f axis = (-osg::Z_AXIS) ^ chaoXiang;if (axis*osg::Y_AXIS < 0){angle = 2 * osg::PI - angle;}mt->setMatrix(osg::Matrix::translate(osg::Vec3(-64, -64, 0))*osg::Matrix::rotate(angle, osg::Z_AXIS)*osg::Matrix::translate(osg::Vec3(64, 64, 0)));traverse(node, nv);}
};osg::Node* CreateCompass()
{osg::Group* root = new osg::Group;//添加设置HUDosg::Camera* camera = new osg::Camera;root->addChild(camera);//以下是设置HUD的七步，正交投影，观察矩阵是单位矩阵，最后渲染，矩阵没有参考帧，不接受事件，只清除深度缓存保持透明//设置视口大小camera->setProjectionMatrix(osg::Matrix::ortho2D(0, 128, 0, 128));camera->setReferenceFrame(osg::Transform::ABSOLUTE_RF);camera->setViewMatrix(osg::Matrix::identity());camera->setClearMask(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);camera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);camera->setAllowEventFocus(false);camera->setViewport(0, 0, 128, 128);{//添加底盘osg::Geode* geode = new osg::Geode();camera->addChild(geode);//关闭灯光geode->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);osg::Geometry* geom = new osg::Geometry;geode->addDrawable(geom);osg::Vec3Array* vertices = new osg::Vec3Array;geom->setVertexArray(vertices);vertices->push_back(osg::Vec3(0, 0, -0.2));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 0, -0.2));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 128, -0.2));vertices->push_back(osg::Vec3(0, 128, -0.2));osg::Vec3Array* normals = new osg::Vec3Array;normals->push_back(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));geom->setNormalArray(normals, osg::Array::BIND_OVERALL);//设置纹理坐标，这个比较重要，保证贴图的正确性osg::Vec2Array* coord = new osg::Vec2Array;geom->setTexCoordArray(0, coord);coord->push_back(osg::Vec2(0, 0));coord->push_back(osg::Vec2(1.0, 0));coord->push_back(osg::Vec2(1.0, 1.0));coord->push_back(osg::Vec2(0, 1.0));geom->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(GL_QUADS, 0, 4));osg::StateSet* ss = geom->getOrCreateStateSet();ss->setMode(GL_BLEND, osg::StateAttribute::ON);ss->setRenderingHint(osg::StateSet::TRANSPARENT_BIN);//设置纹理osg::Texture2D* texture = new osg::Texture2D;texture->setImage(osgDB::readImageFile("panzi.png"));osg::StateSet* stateset = geom->getOrCreateStateSet();stateset->setTextureAttributeAndModes(0, texture, osg::StateAttribute::ON);}{//添加指针//添加底盘osg::Geode* geode = new osg::Geode();mt->addChild(geode);mt->setMatrix(osg::Matrix::translate(osg::Vec3(-64, -64, 0))*osg::Matrix::rotate(osg::inDegrees(45.0), osg::Z_AXIS)*osg::Matrix::translate(osg::Vec3(64, 64, 0)));camera->addChild(mt);//关闭灯光geode->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);osg::Geometry* geom = new osg::Geometry;geode->addDrawable(geom);osg::Vec3Array* vertices = new osg::Vec3Array;geom->setVertexArray(vertices);vertices->push_back(osg::Vec3(0, 0, -0.1));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 0, -0.1));vertices->push_back(osg::Vec3(128, 128, -0.1));vertices->push_back(osg::Vec3(0, 128, -0.1));osg::Vec3Array* normals = new osg::Vec3Array;normals->push_back(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));geom->setNormalArray(normals, osg::Array::BIND_OVERALL);//设置纹理坐标，这个比较重要，保证贴图的正确性osg::Vec2Array* coord = new osg::Vec2Array;geom->setTexCoordArray(0, coord);coord->push_back(osg::Vec2(0, 0));coord->push_back(osg::Vec2(1.0, 0));coord->push_back(osg::Vec2(1.0, 1.0));coord->push_back(osg::Vec2(0, 1.0));geom->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(GL_QUADS, 0, 4));osg::StateSet* ss = geom->getOrCreateStateSet();ss->setMode(GL_BLEND, osg::StateAttribute::ON);ss->setRenderingHint(osg::StateSet::TRANSPARENT_BIN);//设置纹理osg::Texture2D* texture = new osg::Texture2D;texture->setImage(osgDB::readImageFile("noddle.png"));osg::StateSet* stateset = geom->getOrCreateStateSet();stateset->setTextureAttributeAndModes(0, texture, osg::StateAttribute::ON);}return root;
}int main()
{osg::Group* root = new osg::Group;root->addChild(osgDB::readNodeFile("axes.osgt"));root->addChild(CreateCompass());root->setUpdateCallback(new UpdateCallback());viewer.setSceneData(root);return viewer.run();
}

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