不明确的OpenGL默认相机位置

Question

在我的OpenGL程序中（在我应用透视投影矩阵之前），每当我绘制某个对象时，都会在世界坐标系的原点处进行绘制。然而，几乎所有的OpenGL教程都指出相机（我的投影视图）位于原点，朝向正z轴（这取决于你如何处理投影矩阵中的z值），但是如果这是真的，那么我的相机（位于原点）怎么能够查看位于原点的对象呢？

注意：我需要这些信息以便将世界平移并围绕原点旋转，以获得旋转相机的幻觉。

- BulBul

Answer 1

你的屏幕上显示的内容将取决于你对其应用的全部变换。我理解你的问题是，你在投影和（模型）视图变换中都使用了一个单位矩阵。在这种情况下，你直接在剪裁空间中绘制。从技术上讲，这将在原点定义一个相机位置，但视景体将等效于一个Ortho(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, -1.0)设置-因此你的视景体将位于相机的一半后面（这对于正交投影来说是完全可以的，但可能会显得不直观）。至于相机方向，这部分有点含糊不清。通常，GL 的约定是相机朝-z 方向看，但在剪裁空间中，+z 将指向屏幕，并且经典的Ortho和Perspective函数通过实际使用z_near=-near和z_far=-far来处理这个问题。对于near和far参数。（这也是为什么通过那个Ortho调用来实现身份变换，相对于 x 和 y 范围，最后两个符号被翻转的原因）。所以在这种情况下，一个可以认为相机实际上是朝着+z，或者可以认为相机朝着-z，但近和远平面被投影交换了。这是一个关于你喜欢如何解释这些事情的问题。这些约定对于经典的“固定功能”GL非常重要，它使用眼睛位置进行照明和雾计算（以及可能还有其他一些视觉效果）。如果没有启用GL_LIGHT_MODEL_LOCAL_VIEWER（默认情况下未启用，请参见glLightModel()），则它也可能假定“相机朝向-z”的约定来计算高光照明项。在现代 GL 中，除了剪裁空间的左手性质外，不存在这样的约定，如果需要，你可以为眼睛空间制定自己的约定。

- derhass

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你最后一段似乎有一个小问题：在所有主要的API中，剪裁空间实际上都是左手坐标系。在GL中，眼空间之后的所有内容都是左手坐标系。D3D使用右手窗口空间，但无论API如何，剪裁空间和NDC空间始终是左手坐标系。 - Andon M. Coleman

@AndonM.Coleman：是的，你说得对。我写下那句话时可能有点困惑。我记得当时我实际上用手测试过，但是我把左右搞混了...谢谢提醒，我已经更正了。 - derhass

@derhass 我的问题就像你所说的一样，是由于默认的正交投影。对于透视投影，我应该始终将所有对象向 +z 方向移动，这很有道理。感谢你的回答。 - BulBul

这是一个非常有趣的答案...不过我在想，通过将所有矩阵保持为单位矩阵，你是否在技术上绘制到了“齐次剪裁空间”中？ - user755921

@racarate：是的，你直接在剪裁空间中绘制。使用现代管线，你可以完全跳过着色器中的矩阵乘法，在这种情况下节省一些周期。这对于绘制全屏四边形特别有用，但还有很多其他用途。 - derhass