如何确定屏幕上触摸的内容在3D空间中的位置？

Question

如何确定屏幕上触摸的内容在3D空间中的位置？

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如何在我的OpenGL ES 1.1 Android应用程序中使用gl.gluUnproject来确定用户触摸屏幕时选择了什么？

我的理解是触摸事件会产生一条线，我必须找到它与第一个“物体”相交的位置。

有没有关于如何做到这一点的教程？

- Alexander Trauzzi

4个回答

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我认为对于大多数应用程序，您应该选择正确的3D方法：光线投射。

将用户选择的2D屏幕坐标位置投影到您的世界空间中。这会产生一条从相机起始并指向场景的3D射线。现在，您需要在3D中执行碰撞测试。在大多数情况下，这可以通过将对象简化为一组简单的几何形状（例如椭球体、球体和盒子）来加速完成。

鉴于手持设备的精度，这应该已经足够精确了。请注意，根据物体的形式，您可能需要使用多个基本原语。此外，总是使用相同的原语是毫无意义的：显然，包围球是非常长的棒子的一个非常糟糕的近似值。

- mnemosyn

你知道有没有任何教程可以解释如何进行这些测试吗？ - Alexander Trauzzi

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很遗憾，目前还没有找到一个简明的实现方法。虽然有一些零散的资料，但是并不完整。您需要多快？也许我可以写点东西…… - mnemosyn

我永远不会拒绝制作新的教程！如果你最终制作了一个，我很想看到它在Java+Android的背景下完成！ - Alexander Trauzzi

好吧，欢迎你来翻译它。我甚至没有安装Java。问题是涉及到很多代码：射线、向量、矩阵、矩阵求逆等等。我会看看能做些什么… - mnemosyn

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这完全取决于你正在渲染什么。你可能不应该使用拾取方法，因为：

a) 它听起来会很慢，特别是在安卓上。 b) 你可能想要为小物体提供更大的“触摸区域”，这样你就不必精确地触摸它们所在的位置。 c) 它并没有真正回答正确的问题——它给出了结果“最顶层的图形项是在我触摸的位置上精确渲染的吗？”而你想知道的是“用户触摸或接近了哪个游戏实体？”

正如我所说，这完全取决于你的游戏。如果它是一个2D或几乎是2D的游戏，那么很简单，你只需要将触摸坐标输入到你的游戏模型中。对于3D游戏，我建议使用我刚想出来的这个简单算法：

列出所有可能被触摸的可触摸游戏对象列表。
将它们的中心坐标转换为3D屏幕坐标。（2D屏幕坐标描述在这里：http://www.flipcode.com/archives/Plotting_A_3D_Point_On_A_2D_Screen.shtml）
找到每个对象的2D距离，丢弃距离大于您的触摸阈值的对象。
根据某些距离度量找到最近的对象。此时您需要进行实验，这取决于游戏的性质。

为了得到精确的结果，可以使用线交点算法。有一些算法可以实现这个功能（搜索“平面线交点射线投射”）。

- Timmmm

你这样做就默认所有物体的形状相同，并且它们在三维空间中到相机的距离也相同。我认为在大多数情况下这些都不是有效的假设。 - mnemosyn

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我想到的一个方法是缓存调用gluProject的结果。这可能只适用于处理固定相机时才实际可行。在任何相机视角变化结束时，我可以重新生成这个“可触摸”缓存。

这还有一个额外的好处，就是确保我只测试那些会响应触摸的输入对象。

我很感谢对这种方法的任何想法！

- Alexander Trauzzi

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可以查看英文原文，
原文链接

- Virne · Accepted Answer

如果你正在进行2D到3D的拾取，你需要稍微调整矩阵和向量。OpenGL ES 1.1中没有GlUnproject，所以你需要自己进行一些数学计算。

那么，射线-物体相交就是一个好方法。Timmmms的回答已经涵盖了其中的一部分，但还有更多。想法是从2D坐标创建出一条射线到3D空间。为此需要视图矩阵和投影矩阵的逆矩阵。一旦你有了射线，你可以使用你选择的射线相交测试，当然你需要像在Timmmm的第4点一样选择最近的物体。边界球和边界框很容易实现，而且互联网上充满了它们的相交测试教程。这个拾取教程是针对DirectX的，但你可能会得到灵感。射线构建部分是最重要的。

编辑 Android实现了自己的gluUnproject版本。可以通过调用它来创建射线，为近和远平面（0和1）分别调用它，并从远平面结果中减去近平面结果以获得射线方向。射线起点是视图位置。更多信息。