Невозможно ограничить угол наклона камеры между [-90º, 90º] в OpenGL с помощью векторов!

Проблема 1: код ниже «//Убедитесь, что все векторы перпендикулярны все время», гарантирует, что вектор вашей камеры UP действительно вверх (относительно WORLD_SKY_VECTOR). Так :

• Когда вы смотрите полностью вниз, «вверх» мало что значит. В вашем случае ваш camera_up должен быть направлен на север, а не на небо.
• Когда вы продолжаете поворачиваться, после этой точки камера поворачивается, чтобы держать ее вверх к небу.

Посмотрите на свою грудь. На самом деле верхняя часть головы опущена. Если вы хотите посмотреть на то же самое, с той же точки, но с приподнятой макушкой, вам придется повернуть ее (к сожалению, это невозможно по-человечески)

Проблема 2: То же, что и выше. CrossProduct(Reference, WORLD_SKY_VECTOR) дает крест(вверх,вниз), который ничего не значит, просто попробуйте на бумаге.

Если вы хотите иметь возможность смотреть «вверх ногами»:

• Вычислите вектор направления взгляда. Вы надежно знаете это, потому что у вас есть ориентация и позиция.
• Вычислите правильный вектор. Это то же самое, но с ориентацией на 90° больше и шагом 0 (камера всегда горизонтальна, т.е. вы не наклоняете голову)
• Вычислите свой восходящий вектор как крест (справа, спереди).

So :

yaw += whatever;
pitch += whatever;
FrontVector = SphericalToCartesian(yaw, pitch);
RightVector = SphericalToCartesian(yaw + PI/2.0f, 0.0);
UpVector = cross(RightVector, FrontVector);

с SphericalToCartesian что-то вроде if (pitch=0,yaw=0) означает смотреть на юг:

x = cos(pitch) * sin(yaw)
y = sin(pitch)
z = cos(pitch) * cos(yaw)

Вы не можете взять векторное произведение двух параллельных векторов. Я думаю, что это не так, то есть, когда accumPitchAngle составляет ± 90 °.

Возможно, вы захотите ограничить его значением от -89,999° до +89,999°.

Редактировать: Чтобы начать с самого начала, вы хотите преобразовать шаг и рыскание в вектор вперед и вектор вверх для gluLookAt(), верно? Тогда я предлагаю:

1) Используйте yaw (и только yaw), чтобы создать вектор right, параллельный земле.
2) Скрестите right и WORLD_SKY_VECTOR, чтобы получить вектор forward, правильный по рысканью, но не по тангажу.
3) Поверните forward от right до pitch градусов, чтобы получить правильный вектор движения вперед и по тангажу, и по рысканию. (Думаю, вы зашли так далеко.)
4) Скрестите forward и right, чтобы получить вектор камеры up, который будет работать во всех случаях.

Через некоторое время я придумал решение, которое довольно простое и понятное. Как было сказано много раз в ответах и ​​комментариях, проблема заключается в том, что прямой вектор (мой Reference) смотрит прямо вверх или вниз, что означает, что этот вектор параллелен WORLD_SKY_VECTOR, и поэтому он становится все беспорядочным.

Моя мысль, стоящая за этим решением, заключается в том, что когда я смотрю прямо вниз (или вверх) и хочу повернуться влево или вправо, это на самом деле вращение вокруг вектора движения вперед. Почему бы вместо этого не выполнить движение по крену, когда угол тангажа составляет -90º или 90º?

Собрав это воедино, я решил проблему, просто заменив поворот рыскания/курса следующим кодом:

if(angle.y != 0.0f) {
    if(abs(accumPitchAngle) == 90.0f) {
        RightVector = RotateArbitraryAxis(RightVector, Reference, -angle.y);
        UpVector = Vector3D::CrossProduct(RightVector, Reference);
    } else {
        Reference = RotateArbitraryAxis(Reference, WORLD_SKY_VECTOR, angle.y);
        RightVector = Vector3D::CrossProduct(Reference, WORLD_SKY_VECTOR);
        UpVector = Vector3D::CrossProduct(RightVector, Reference);
    }
}

Это кажется довольно простым и понятным рабочим решением, я, вероятно, отмечу свой ответ как принятый, если кто-то не укажет на какую-либо серьезную проблему с этой реализацией, которую я, возможно, не рассматриваю. Я подожду несколько часов, прежде чем сделать это, чтобы предыдущие ответы пришли к какому-то выводу.