¿Cómo evitar que mi cámara FPS con Quaternion se incline y se estropee?

Estoy usando una cámara tipo FPS, y usa cuaterniones. Pero, cada vez que trato de mirar hacia arriba y hacia los lados, se inclina y, a veces, puede volcarse. ¿Cómo puedo arreglar esto?

Podrías descomponer tu cuaternión en un conjunto de ángulos de guiñada / inclinación / balanceo, pero eso suele ser excesivo.

En lugar de componer tus cuaterniones de esta manera:

cameraOrientation = cameraOrientation * framePitch * frameYaw;

Prueba esto:

cameraOrientation = framePitch * cameraOrientation * frameYaw;

Entonces nunca generará inclinación / balanceo y es equivalente a almacenar guiñada y cabeceo por separado

Este es un problema que tuve durante un tiempo y no pude encontrar ninguna respuesta, así que pensé en publicarlo aquí.

En realidad es bastante simple. La forma más probable de hacer las rotaciones es la siguiente:

currentDirection * newRotation;

Pero, hacerlo así tampoco funciona.

newRotation * currentDirection;

Lo que tiene que hacer es hacerlo en el primer orden para las rotaciones hacia arriba y hacia abajo, y en el segundo orden para las rotaciones laterales.

Para mí fue así:

        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Up))
            Direction = Direction * Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(1, 0, 0), TurnSpeed);
        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Down))
            Direction = Direction * Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(-1, 0, 0), TurnSpeed);
        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Left))
            Direction = Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(0, 0, 1), TurnSpeed) * Direction;
        if (keyboard.IsKeyDown(Keys.Right))
            Direction = Quaternion.CreateFromAxisAngle(new Vector3(0, 0, -1), TurnSpeed) * Direction;

Por una razón, la primera forma tiene la rotación relativa a la dirección lateral actual, que desea para arriba y abajo, pero no para las rotaciones laterales, por lo que se necesita el segundo orden.

Para una cámara FPS, generalmente no desea rodar y está limitado a +/- 90 grados de inclinación, por lo que solo debería seguir el estado actual utilizando los ángulos de guiñada y inclinación. El pleno poder de los cuaterniones no es realmente útil para esto.

Todavía puede convertir los ángulos de guiñada / inclinación hacia y desde los cuaterniones en caso de que desee realizar la transición entre la cámara FPS y las cámaras animadas utilizando la interpolación de fotogramas clave de cuaternión, o algo así.

Otro truco simple es colocar la cámara en un GameObject y hacer que la rotación Yaw controle el objeto del juego, mientras que la cámara secundaria está configurada con las coordenadas Pitch:

playerCameraHolder.transform.Rotate(0, rotationYaw, 0);
playerCamera.transform.Rotate(rotationPitch, 0, 0);