当相机移动时，无法让光线拾取在我的 3D 场景中工作

Question

我围绕 OpenGL (C++) 实现了自己的 3D 引擎，并且它在过去几年中运行良好。

但是今天我偶然发现了一个问题。我有一个球体场景（围绕太阳的行星、轨道环和类似的东西，非常非常简单），我想用鼠标对它们进行光线拾取。

只要 camera/view 矩阵是恒等矩阵，选择就可以进行。当相机旋转然后移动时，采摘完全失控。我一直在寻找解决方案，所以现在我问你们。

这是代码（为这个问题总结）：

mat4f mProj = createPerspective(PI / 4.0f, float(res.x) / float(res.y), 0.1f, 100.0f);
mat4f mCamera = createTranslation(-1.5f, 3, -34.0f) * createRotationZ(20.0f * PI / 180.0f) * createRotationX(20.0f * PI / 180.0f);
... render scene, using shaders that transform vertices with gl_Position = mProj * mCamera * aPosition;

mat4f mUnproject = (mProj * mCamera).getInverse();
vec2f mouseClip(2.0f * float(coord.x) / float(res.x) - 1.0f, 1.0f - 2.0f * float(coord.y) / float(res.y));
vec3f rayOrigin = (mUnproject * vec4f(mouseClip, 0, 1)).xyz();
vec3f rayDir = (mUnproject * vec4f(mouseClip, -1, 1)).xyz();

// In a loop over all planets:
    mat4f mObject = createRotationY(planet.angle) * createTranslation(planet.distance, 0, 0);
    vec3f planetPos = mObject.transformCoord(vec3f(0, 0, 0));
    float R = planet.distance;

    float a = rayDir.dot(rayDir);
    float b = 2 * rayDir.x * (rayOrigin.x - planetPos.x) + 2 * rayDir.y * (rayOrigin.y - planetPos.y) + 2 * rayDir.z * (rayOrigin.z - planetPos.z);
    float c = planetPos.dot(planetPos) + rayOrigin.dot(rayOrigin) -2 * planetPos.dot(rayOrigin) - R * R;
    float d = b * b - 4 * a * c;
    if (d >= 0)
        HIT!

因此，当我对 mCamera 使用标识时，一切正常，即使当我仅对 mCamera 使用旋转时，它也工作正常。当我开始使用翻译时，它就完全错了。有人知道我哪里错了吗？

Answer 1

BDL 的回答非常正确，让我回到了正确的方向。事实上，当我自己变换坐标时，我忘了做透视分割。在 gpu 为你做这些的地方写了这么多着色器代码之后，你忘记了这些事情。

合乎逻辑的是，这只会在相机移动时出现问题，而不是在 (0, 0, 0) 时出现问题，因为那时，变换矩阵的平移部分保持为 0，坐标的 w 因子未受影响。

我立即在我的矩阵中编写了 transformCoord 和 transformNormal 实现类以防止再次发生此错误。

此外，光线的来源和方向也不正确，虽然我还不太明白为什么。我现在从我的相机矩阵中获取原点（当然是倒置的）并以相同的方式计算方向，但现在从中减去相机位置以使其成为方向向量。我对其进行了规范化，虽然我认为在这种情况下它真的没有必要，但是规范化它会使其数字在调试时看起来更具可读性。

这个有效：

vec2f mouseClip(2.0f * float(coord.x) / float(res.x) - 1.0f, 1.0f - 2.0f * float(coord.y) / float(res.y));

mat4f mUnproject = (mProj * mCamera).getInverse();
mat4f mInvCamera = mCamera.getInverse();
vec3f rayOrigin(mInvCamera.m[12], mInvCamera.m[13], mInvCamera.m[14]);
vec3f rayDir = (mUnproject.transformCoord(vec3f(mouseClip, 1)) - rayOrigin).normalized();

... per planet
    vec3f planetPos = mObject.transformCoord(vec3f(0, 0, 0));
    float a = rayDir.dot(rayDir);
  float b = 2 * rayDir.x * (rayOrigin.x - planetPos.x) + 2 * rayDir.y * (rayOrigin.y - planetPos.y) + 2 * rayDir.z * (rayOrigin.z - planetPos.z);
  float c = planetPos.dot(planetPos) + rayOrigin.dot(rayOrigin) -2 * planetPos.dot(rayOrigin) - 0.4f * 0.4f;
  float d = b * b - 4 * a * c;
  if (d >= 0)
    ... HIT!

当相机移动时，无法让光线拾取在我的 3D 场景中工作

Can't get ray picking to work in my 3D scene when the camera moves

opengl

ray-picking