关于c ++：协调转换和投影问题


Coordinate transformations and projection issues

我已经尝试了一段时间让我的鼠标坐标转换成OpenGL场景中的三维空间坐标。

目前，我的投影有点混乱(我认为)，而且当我在一个场景中移动时，它似乎没有完全考虑到我的"相机"。为了检查这个，我画了一条线。

我的调整大小功能：

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    void oglWidget::resizeGL(int width, int height)
    {
        if (height == 0) {
            height = 1;
        }
        pMatrix.setToIdentity();
        pMatrix.perspective(fov, (float) width / (float) height, -1, 1);
        glViewport(0, 0, width, height);
    }

我的渲染函数(paintgl())如下：

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glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glPolygonMode( GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE );
QMatrix4x4 mMatrix;
QMatrix4x4 vMatrix;

QMatrix4x4 cameraTransformation;
cameraTransformation.rotate(alpha, 0, 1, 0);
cameraTransformation.rotate(beta, 1, 0, 0);

QVector3D cameraPosition = cameraTransformation * QVector3D(camX, camY, distance);
QVector3D cameraUpDirection = cameraTransformation * QVector3D(0, 1, 0);
vMatrix.lookAt(cameraPosition, QVector3D(camX, camY, 0), cameraUpDirection);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();    
gluLookAt(cameraPosition.x(), cameraPosition.y(), cameraPosition.z(), camX, camY, 0, cameraUpDirection.x(), cameraUpDirection.y(), cameraUpDirection.z());

shaderProgram.bind();
shaderProgram.setUniformValue("mvpMatrix", pMatrix * vMatrix * mMatrix);
shaderProgram.setUniformValue("texture", 0);


for (int x = 0; x < tileCount; x++)
{
    shaderProgram.setAttributeArray("vertex", tiles[x]->vertices.constData());
    shaderProgram.enableAttributeArray("vertex");
    shaderProgram.setAttributeArray("textureCoordinate", textureCoordinates.constData());
    shaderProgram.enableAttributeArray("textureCoordinate");
    glTexImage2D( GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, tiles[x]->image.width(), tiles[x]->image.height(), 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, tiles[x]->image.bits());
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, tiles[x]->vertices.size());
}
shaderProgram.release();

创建我的光线：

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GLdouble modelViewMatrix[16];
GLdouble projectionMatrix[16];
GLint viewport[4];
GLfloat winX, winY, winZ;
glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelViewMatrix);
glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, projectionMatrix);
glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);

winX = (float)x;
winY = (float)viewport[3] - (float)y;
glReadPixels( winX, winY, 1, 1, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, &winZ );

GLdouble nearPlaneLocation[3];
gluUnProject(winX, winY, 0, modelViewMatrix, projectionMatrix,
             viewport, &nearPlaneLocation[0], &nearPlaneLocation[1],
        &nearPlaneLocation[2]);

GLdouble farPlaneLocation[3];
gluUnProject(winX, winY, 1, modelViewMatrix, projectionMatrix,
             viewport, &farPlaneLocation[0], &farPlaneLocation[1],
        &farPlaneLocation[2]);

 QVector3D nearP = QVector3D(nearPlaneLocation[0], nearPlaneLocation[1],
            nearPlaneLocation[2]);
 QVector3D farP = QVector3D(farPlaneLocation[0], farPlaneLocation[1],
            farPlaneLocation[2]);

我觉得我在使用相互冲突的系统或其他东西。

我应该使用不同的变量来管理我的相机吗？我看到了关于投影视图、模型视图等的讨论，但我不知道如何使用它，也不知道如何使用着色程序。说到OpenGL，我还是个新手。

所以要澄清：我正在尝试将鼠标坐标转换为三维空间坐标。到目前为止，它似乎是半工作的，只是不考虑摄像机的旋转。我确认了我的问题与光线的创建或坐标的取消投影有关，而与实际光线选择逻辑无关。

相关讨论

它非常像你被混合不同的功能组/级别绊倒了。使用固定函数矩阵堆栈有一些方面。例如，在绘图功能中：

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glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();    
gluLookAt(cameraPosition.x(), cameraPosition.y(), cameraPosition.z(), camX, camY, 0, cameraUpDirection.x(), cameraUpDirection.y(), cameraUpDirection.z());

或者在你的非投影函数中：

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glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelViewMatrix);
glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, projectionMatrix);

但在其他地方，你正在构建自己的矩阵，并将它们作为制服传递到材质球中：

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vMatrix.lookAt(cameraPosition, QVector3D(camX, camY, 0), cameraUpDirection);
...
shaderProgram.setUniformValue("mvpMatrix", pMatrix * vMatrix * mMatrix);

这是实现相同功能的两种不同方法。但是你不能随意地混合和匹配它们。如果你想保持事情的干净和可预测性，你应该选择一个，并坚持下去。由于第一个功能是过时的遗留功能，我建议您继续构建自己的矩阵，并使用在您的明暗器代码中定义的制服。

举个例子来说明为什么您当前的功能组合会让人失望：您将从带有glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, ...)的固定函数矩阵堆栈中获得当前的投影矩阵。但至少在这里显示的代码中，您永远不会使用矩阵堆栈指定投影矩阵。所以这只是给你一个单位矩阵。就OpenGL而言，作为统一体传递给着色程序的pMatrix矩阵是完全无关的。

对于这个答案来说，重写整个代码有点困难，所以这里只是关键部分的指针：

  • 去掉所有引用矩阵堆栈的调用。这包括诸如glMatrixMode()、glLoadIdentity()、gluLookAt()和glGetDoublev()等调用以获取当前矩阵。
  • 在所有渲染中使用着色器(如果还没有)，并在glsl代码中将所需的所有矩阵定义为制服。
  • 自己计算和管理矩阵，可以使用自己的代码，也可以使用广泛使用的矩阵/向量库之一。
  • 将这些矩阵作为统一格式传递给着色器。

现在，对于非投影，您似乎已经拥有了模型、视图和投影矩阵(pMatrix、vMatrix、mMatrix)。所以不需要任何glGet*()调用来从OpenGL中检索它们。将vMatrix与mMatrix相乘得到modelViewMatrix，直接使用pMatrix作为传递给gluUnProject()的投影矩阵。

严格地说，我也会认为格鲁不赞成。但是，如果您仍然可以轻松使用gluUnProject()，那现在可能是最简单的了。否则，常用的矩阵库可能会有一个实现。或者，如果您不害怕弄脏自己的手，那么如果您查找一些说明底层计算的规范/文档，就不难实现它。

在这里，我想我遇到了一系列的问题。

  • 我应该用-1代替我的近机，而不是0
  • 我的矩阵(特别是qt矩阵)有不同的数据类型，这使得我无法将它们直接插入到unproject函数中。

    • 我通过以下步骤解决了这些问题：

  • 我安装了GLM库来规范化我的数据类型
  • 我自己计算矩阵
    • 所以我把这些矩阵拉到光线创建函数中，然后将逆视图矩阵乘以逆模型矩阵，再乘以逆投影矩阵。
    • 然后将该值乘以屏幕坐标的两个不同向量(必须在ndc空间中)。一个Z为-1，另一个Z为+1，对应于窗空间的近平面和远平面。最后，这些向量还必须有一个"w"值1，这样矩阵*向量的计算结果就可以除以它自身的最后一个点。

    • 我在这里打开了一系列的问题，因为我最初的光线选择问题导致代码中出现了一系列错误。如果有人遇到了这里发布的问题，那么可能值得检查我打开的其他问题，因为我所有的问题都源于投影问题：

    • 在这里，我了解到我实际上需要某种形式的计算才能创建光线。
    • 在这里，我了解到unproject不起作用，因为我试图使用OpenGL函数提取模型和视图矩阵，但实际上我从未在第一个地方设置它们，因为我手工构建了矩阵。我用两种方法解决了这个问题：我手工计算，并制作了相同数据类型的所有矩阵(之前它们是混合数据类型，也导致了问题)。
    • 最后，在这里，我了解到我的操作顺序稍微有点偏离(需要用一个向量来乘以矩阵，而不是相反)，我的近平面需要是-1，而不是0，向量的最后一个值将与矩阵相乘(值"w")需要是1。

    由于我的问题持续了相当长的时间，并且回答了几个问题，我要归功于在这一过程中帮助过我的几个人：

    • 在这条线中，脸上的皱纹
    • 德哈斯从这里，在这个问题和这个讨论中