OpenGL是不是将屏幕定位在相机前面？

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL是不是将屏幕定位在相机前面？

【英文标题】：Does OpenGL position the screen in front of the camera?OpenGL是否将屏幕定位在相机前面？

【发布时间】：2021-04-15 19:11:38

【问题描述】：

我正在尝试将鼠标单击转换为全局位置。尽管世界空间是 3d，但我目前正在尝试在 z = 0 处找到点击的 x 和 y 坐标。

我已经写了一些代码来进行转换，它几乎是正确的。但似乎有一个误差随着距 (0,0) 的距离而增长。它似乎增长得太快而成为舍入误差，因此我认为屏幕未设置为精确的相机位置。

对于这个测试，我专注于 x 坐标。

变量

screenWidth = 512;
screenHeight = 512;
cameraPos = glm::vec3(0.0f, 0.0f, 4.0f);

转换逻辑

    std::cout << "mouse float x: " << inMouseX << ", mouse float y: " << inMouseY << std::endl;


    float mouseX = (inMouseX / ((float)screenWidth * 0.5f)) - 1.0f;
    float mouseY = (inMouseY / ((float)screenHeight * 0.5f)) - 1.0f;

    std::cout << "mouse adjusted screen width x: " << (float)screenWidth * 0.5f << ", mouse adjusted screen height y: " << (float)screenHeight * 0.5f << std::endl;
    std::cout << "mouse 2nd adjusted x: " << ((inMouseX / (float)screenWidth * 0.5f)) << ", mouse 2nd adjusted y: " << ((inMouseY / (float)screenHeight * 0.5f)) << std::endl;

    std::cout << "mouse converted x: " << mouseX << ", mouse converted y: " << mouseY << std::endl;

    glm::mat4 invVP = glm::inverse(*projection * *view);

    glm::vec4 mouseClickVector = invVP * glm::vec4(mouseX, -mouseY, 1.0f, 1.0f);

    glm::vec3 norm = glm::normalize(glm::vec3(mouseClickVector));

    float t = (0 - (*cameraPos)[2]) / norm[2];

    glm::vec3 trueWorldPos = *cameraPos + (norm * t);

    return trueWorldPos;

示例响应

------------case 1------------
expected:
mouse world position x: 0

actual:
mouse float x: 256, mouse float y: 255
mouse adjusted screen width x: 256, mouse adjusted screen height y: 256
mouse 2nd adjusted x: 0.25, mouse 2nd adjusted y: 0.249023
mouse converted x: 0, mouse converted y: -0.00390625
mouse world position x: 0, mouse world y: 0.0162761

------------case 2------------
expected:
mouse world position x: 5

actual:
mouse float x: 189, mouse float y: 251
mouse adjusted screen width x: 256, mouse adjusted screen height y: 256
mouse 2nd adjusted x: 0.18457, mouse 2nd adjusted y: 0.245117
mouse converted x: -0.261719, mouse converted y: -0.0195313
mouse world position x: 5.23121, mouse world y: 0.0813803

------------case 3------------
expected:
mouse world position x: 7

actual:
mouse float x: 82, mouse float y: 254
mouse adjusted screen width x: 256, mouse adjusted screen height y: 256
mouse 2nd adjusted x: 0.0800781, mouse 2nd adjusted y: 0.248047
mouse converted x: -0.679688, mouse converted y: -0.0078125
mouse world position x: 7.25648, mouse world y: 0.0325521

我预计会有一些波动，因为我使用鼠标不精确，可能还有一些小的舍入问题，但它比我预期的要大得多。

【参考方案1】：

假设视图矩阵有一些标准约定，这是没有意义的：

glm::vec4 mouseClickVector = invVP * glm::vec4(mouseX, -mouseY, 1.0f, 1.0f);

glm::vec3 norm = glm::normalize(glm::vec3(mouseClickVector));

通常，视图矩阵包含相机的方向和位置。您似乎将mouseClickVector 视为一个方向。但如果你的相机不在世界空间中心，这种标准化将产生完全虚假的结果。

要获得未投影点的正确世界空间位置，不能再忽略 w 组件：

glm::vec3 posWorld = (1.0f / mouseClickVector.w) * glm::vec3(mouseClickVector)

这只会在背板上产生未投影的点（当您将 NDC z 设置为 1.0 时）。您仍然需要计算从相机位置到该点的视野光线，以便您可以计算与某个世界空间平面的交点。

【讨论】：

感谢您看一看！，我觉得这个数学有点过头了，但我想我可以澄清一些观点。我的目标是试图撤销我渲染的数学。我试图在 3d 空间中找到与鼠标点击相关的点。然后我试图找到相机和鼠标点击点之间到 z=0 的距离。最后，找到z = 0处的位置。使用float t = (0 - (*cameraPos)[2]) / posWorld[2]; glm::vec3 worldPos = *cameraPos + (posWorld * t2); 之类的东西，我得到了与标准化结果相同的结果；有点不对。

不清楚你到底在做什么，以及世界空间中的z=0平面甚至有什么相关性但是，我写的是，你需要计算通过获取worldPos 和cameraPos 的差异 来查看射线。你只是把worldPos当作一个方向使用，这没有意义。

我误解了，您确实回答了我的问题。我设法让它工作。我是堆栈溢出的新手，正在编辑我的问题以澄清我的误解以及您的答案和 cmets 如何让我到达正确的程序？