Я пытаюсь понять систему координат OpenGL. Однако в некоторых руководствах говорится, что система координат по умолчанию - левосторонняя (см. Http://www.c-sharpcorner.com/UploadFile/jeradus/OpenGLBasics11172005014307AM/OpenGLBasics.aspx ), а в других - правша (см. Http: // www. .falloutsoftware.com / tutorials / gl / gl0.htm ). Что правильно? Я понимаю, что мы можем преобразовать одно в другое путем зеркалирования, но я хотел бы знать координаты по умолчанию.

Здесь есть некоторая путаница.

OpenGL прав в объектном и мировом пространстве.

Но в оконном пространстве (он же экранное пространство) мы внезапно оказываемся левшами .

Как это случилось ?

Способ перехода от правшей к левым - это отрицательная запись масштабирования по z в матрицах проекции glOrthoили glFrustum. Масштабирование z на -1 (оставляя x и y такими, какие они были) приводит к изменению управляемости системы координат.

Для glFrustum,

дальний и близкий должны быть положительными, а дальний > ближний . Скажите far = 1000 и near = 1. Тогда C = - (1001) / (999) = -1,002.

Смотрите здесь для получения более подробной информации и диаграмм.

С орфографической точки зрения glOrtho генерирует такую ​​матрицу:

Здесь left , right , bottom и top - это просто координаты для левой вертикальной , правой вертикальной , нижней горизонтальной , верхней горизонтальной плоскостей отсечения (соответственно) .

Однако ближняя и дальняя плоскости указываются по-разному . Рядом параметр определен как

• Рядом: расстояние до ближайшей плоскости отсечения глубины. Это расстояние отрицательно, если самолет должен быть позади зрителя.

и далеко:

• zFar Расстояние до дальней плоскости отсечения глубины. Это расстояние отрицательно, если самолет должен быть позади зрителя.

Вот типичный канонический объем просмотра

Поскольку множитель z равен (-2 / (далеко-близко)), знак минус эффективно масштабирует z на -1 . Это означает, что «z» поворачивается влево во время преобразования просмотра, без ведома большинства людей, поскольку они просто работают в OpenGL как «правосторонняя» система координат.

Итак, если вы позвоните

glOrthof(-1, 1, -1, 1, 10, -10) ; // near=10, FAR=-10,

Тогда БЛИЖНИЙ САМОЛЕТ будет на 10 единиц впереди вас . Где ты? Почему в начале координат ось x находится справа от вас, ось Y находится на верхней части головы, а ваш нос направлен вниз по отрицательной оси z (это значение по умолчанию "По умолчанию камера расположена в начале координат , указывает вниз по отрицательной оси Z и имеет вектор вверх (0, 1, 0). " ). Таким образом, ближняя плоскость находится на z = -10. Дальний самолет находится на 10 единиц позади вас, на z = + 10 .

По умолчанию нормализованная координата устройства левосторонняя.

GlDepthRange по умолчанию [0, 1] (близко, далеко), что делает точку оси + z на экране, а с + x вправо и + y вверх это система для левшей.

Изменение диапазона глубины на [1, 0] сделает систему правосторонней.

Цитата из предыдущего ответа Николая : (зачеркнутый - моя работа, объяснено ниже)

Я удивлен, что никто что-то не упомянул: OpenGL тоже работает в левой системе координат. По крайней мере, это так, когда вы работаете с шейдерами и используете диапазон глубины по умолчанию.

Выбросив конвейер с фиксированными функциями, вы имеете дело непосредственно с «пространством отсечения». Спецификация OpenGL определяет пространство отсечения как однородную систему координат 4D. Когда вы прослеживаете преобразования через нормализованные координаты устройства и вплоть до оконного пространства, вы обнаруживаете это.

Пространство окна находится в пространстве пикселей окна. Начало координат находится в нижнем левом углу, + Y идет вверх, а + X - вправо. Это очень похоже на правостороннюю систему координат. А как насчет Z?

Диапазон глубины по умолчанию (glDepthRange) устанавливает ближайшее значение Z равным 0, а дальнее значение Z равным единице . Итак, + Z уходит от зрителя.

Это левая система координат. Да, ты можешьизмените тест глубины с GL_LESS на GL_GREATER иизмените glDepthRange с [0, 1] на [1, 0]. Но по умолчанию OpenGL работает в левой системе координат. И ни одно из преобразований, необходимых для перехода в пространство окна из пространства отсечения, не отменяет Z. Таким образом, пространство отсечения, выход вершинного (или геометрического) шейдера является левым пространством (вроде как. Это четырехмерное однородное пространство, поэтому трудно прижать руку).

В конвейере с фиксированной функцией стандартные матрицы проекции (созданные glOrtho, glFrustum и т.п.) все преобразуются из правого пространства в левое . Они меняют значение Z; просто проверьте матрицы, которые они генерируют. В пространстве для глаз + Z перемещается к зрителю; в пост-проекционном пространстве он уходит.

Я подозреваю, что Microsoft (и GLide) просто не потрудились выполнить отрицание в своих матрицах проекций.

Я поразил одну часть, поскольку она расходилась с моими выводами.

Либо изменение DepthRange, либо DepthFunc и использование ClearDepth (0) работает, но при использовании обоих они компенсируют друг друга обратно в левостороннюю систему.

ТОЛЬКО НДЦ

Вы должны только заметить, что OpenGL знает только NDC! и это левая система координат.

Независимо от того, какую систему координат вы используете - левую или правую систему осевых координат - все они должны быть отражены в NDC. Если хотите, вы можете полностью обрабатывать мировое пространство как левую систему координат.

Почему мы обычно используем правую систему координат в мировом пространстве?

Думаю, это условно. Это просто так. Может, его просто хотят отличить от DirectX.

В книге "Руководство по программированию WebGl" Коити Мацуда почти десять страниц посвящено теме "WebGl / OpenGl: для левой или правой руки?"

По книге:

• На практике большинство людей используют праворукую систему.

• OpenGl внутренне является системой для левшей

• Внутренне, глубже, на самом деле ни то, ни другое. В самом низу OpenGl не заботится о z-значении. Порядок, в котором вы рисуете объекты, определяет, что будет нарисовано сверху (сначала нарисуйте треугольник, затем четырехугольник, четырехугольник переопределяет треугольник).

Я не полностью согласен с «ни то, ни другое», но это, вероятно, в любом случае философский вопрос.

Opengl определенно левша. Вы видите множество руководств, в которых говорится об обратном, потому что они отрицают z-значение в матрице проекции. Когда конечные вершины вычисляются внутри вершинного шейдера, он преобразует вершины, которые вы передаете со стороны клиента (правая координата) в левую, а затем вершины передаются геометрическому шейдеру и фрагментному шейдеру. Если вы используете правую систему координат на стороне клиента, Opengl все равно. Он знает только нормализованную систему координат, которая является левосторонней.

Изменить: если вы мне не доверяете, просто поэкспериментируйте со своим вершинным шейдером, добавив матрицу перевода, и вы легко увидите, левша Opengl или нет.

Используя встроенные функции проекции и трансформации OpenGL, наблюдение за движениями на экране следует правилам правой системы координат. Например, если объект перед вашим видом перемещается в положительном направлении оси z, то этот объект будет двигаться к вам.

Буфер глубины совершенно противоположен, и здесь в игру вступают NDC (нормализованные координаты устройства). Если передача GL_LESS в glDepthFunc означает, что пиксели будут отрисовываться, когда они будут ближе к вам, чем то, что уже находится в буфере глубины, то считается, что пиксели живут в левой системе координат.

Есть еще одна система координат, и это область просмотра! Система координат области просмотра такова, что + x указывает вправо, а + y указывает вниз. Я думаю, что на данный момент своеволие является спорным, так как мы имеем дело только с й, у в этой точке.

Наконец, gluLookAt под капотом должна нейтрализовать вектор взгляда. Поскольку математика предполагает, что вектор направлен в положительном направлении к объекту, на который он смотрит, а камера смотрит вниз -z, вектор взгляда должен быть инвертирован, чтобы он выровнялся с камерой.

Что-нибудь пожевать. Нет смысла называть направление z правой системы координат прямым вектором :). Я думаю, что Microsoft осознала это, когда разработала Direct3D.