OpenGL 相机空间与 NDC 视角方向

Question

我正试图理解OpenGL的概念。在阅读这篇教程时-http://www.arcsynthesis.org/gltut/Positioning/Tut04%20Perspective%20Projection.html，我遇到了这个语句：

这是因为相机空间和NDC空间具有不同的视角方向。在相机空间中，相机沿着-Z轴朝下看；更负的Z值表示距离更远。在NDC空间中，相机沿着+Z轴朝下看；更正的Z值表示距离更远。本图将轴翻转以使得两个图像之间的视角保持一致（向上为远离）。

我对为什么视角方向必须改变感到困惑。请问有人能用例子帮助我理解吗？

- Chandan

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它不一定需要改变。clip空间、NDC空间和窗口空间都有一个约定，其中正的Z指向前方（而这是无法更改的），但在可编程管线中，你对剪裁空间之前的所有坐标空间都有完全控制权，因此你可以实现任何你想要的内容（arcsynthesis教程中的讨论是固定功能GL的遗留物）。 - Andon M. Coleman

Answer 1

这基本上只是一种惯例。OpenGL剪辑空间（和NDC空间和屏幕空间）一直被规范定义为左手坐标系（z轴指向屏幕外）。

OpenGL眼睛空间的定义是相机位于原点并朝向-z方向（因此是右手坐标系）。然而，这种惯例只在固定功能管道中有意义，在那里与固定功能每个顶点照明一起在眼睛空间中进行时，观察方向确实很重要，例如当GL_LOCAL_VIEWER被禁用时（默认情况下）。

经典的GL投影矩阵通常会转换坐标系，并使用除数-z_eye进行透视除法，因此投影矩阵的最后一行通常为（0, 0, -1, 0）。旧版的glFrustum()，glOrtho()和gluPerspective()通过使用z_near和z_far剪裁距离的负值来支持该约定，因此您必须指定正值以使剪切平面位于相机之前在z <0处。

但是，在现代GL中，这种约定或多或少已经没有意义了。没有固定功能单元留下可以在眼睛空间中进行工作，因此眼睛空间（以及之前的任何内容）完全由用户控制。剪辑空间和所有后续空间仍然由固定功能单元（剪辑，光栅化等）使用，因此必须有一些约定来定义接口，并且仍然是左手坐标系。

即使在现代GL中，旧的右手眼睛空间约定仍在使用。例如，流行的glm库以相同的方式重新实现了旧的GL矩阵函数。

实际上没有理由更喜欢其中一个可能的约定，但是在某个时候，您必须选择并坚持其中一个。

- derhass