Vulkan 右手坐标系变为左手坐标系

Question

问题：

应用投影矩阵后，Vulkan 右手坐标系变为左手坐标系。如何使其与Vulkan坐标系一致？

详情：

我知道Vulkan是右手坐标系

X+指向右边
Y+指向下方
Z+指向屏幕内部

我在顶点着色器中有这一行：https://github.com/AndreaCatania/HelloVulkan/blob/master/shaders/shader.vert#L23

gl_Position = scene.cameraProjection * scene.cameraView * meshUBO.model * vec4(vertexPosition, 1.0);

此时：https://github.com/AndreaCatania/HelloVulkan/blob/master/main.cpp#L62-L68我正在定义相机在场景中心的位置和盒子在 (4, 4, -10) World 的位置 space

结果是这样的：

正如您在上图中看到的那样，我得到 Z- 点在屏幕内，但它应该是正数。

这是预期的，我需要添加更多内容还是我做错了什么？

有用的部分代码：

投影计算：https://github.com/AndreaCatania/HelloVulkan/blob/master/VisualServer.cpp#L88-L98

void Camera::reloadProjection(){
    projection = glm::perspectiveRH_ZO(FOV, aspect, near, far);
    isProjectionDirty = false;
}

相机 UBO 填充：https://github.com/AndreaCatania/HelloVulkan/blob/master/VisualServer.cpp#L403-L414

    SceneUniformBufferObject sceneUBO = {};
    sceneUBO.cameraView = camera.transform;
    sceneUBO.cameraProjection = camera.getProjection();

Answer 1

我不使用或不知道 Vulcan，但 透视投影矩阵（至少在 OpenGL 中）正在寻找 Z- 反转坐标系的一个轴的方向。这反转了坐标系的缠绕规则。

如果您想保留原始绕组而不是仅反转矩阵中的 Z 轴向量以获取更多信息，请参阅：

所以只需通过 -1 缩放 Z 轴，或者通过与 glScale(1.0,1.0,-1.0); 的某种类比，或者通过直接矩阵单元格访问。

Answer 2

所有 OpenGL 左坐标系与 Vulkan 右坐标系都发生在 NDC 的片段着色器期间 space，这意味着您的视图矩阵不关心。

如果您使用 glm，您在世界 space 或视图 space 中所做的一切都是通过右手坐标系完成的。

GLM，一个每个初学者都使用的非常流行的数学库，默认使用right-handed坐标系。

必须相应地设置您的视图矩阵，获得 x 从左到右、y 从下到上的右手系统的唯一方法是设置您的 z 方向向下看负值。如果您没有为您的 glm::lookat 调用提供右手系统，glm 将通过一系列 glm::cross 将其转换为您的一个轴翻转，请参阅 glm 源代码

正确的方法：

glm::vec3 eye = glm::vec3(0, 0, 10);
glm::vec3 up = glm::vec3(0, 1, 0);
glm::vec3 center = glm::vec3(0, 0, 0);
// looking in the negative z direction
glm::mat4 viewMat = glm::lookAt(eye, up, center);

我个人将坐标系转换的所有信息存储在投影矩阵中，因为默认情况下 glm 会为您分配 z 坐标

来自 songho: http://www.songho.ca/opengl/gl_projectionmatrix.html

注意眼睛坐标是在right-handed坐标系中定义的，但是NDC使用的是left-handed坐标系。也就是说，原点的相机在眼睛 space 中是沿 -Z 轴看，但在 NDC 中是沿 +Z 轴看。由于 glFrustum() 只接受近距离和远距离的正值，我们需要在 GL_PROJECTION 矩阵的构造过程中将它们取反。因为我们看的是负z方向glm默认取负号。

事实证明，y 坐标在 vulkan 和 openGL 之间翻转，所以一切都会颠倒过来。解决问题的一种方法是同时否定 y 值：

glm::mat4 projection = glm::perspective(glm::radians(verticalFov), screenDimension.x / screenDimension.y, near, far);
// Vulkan NDC space points downward by default everything will get flipped
projection[1][1] \*= -1.0f;

如果您按照上述步骤操作，您最终得到的结果一定与旧的 openGL 应用程序非常相似，并且您的相机的向上矢量与大多数 3D 模型具有相同的符号。

Vulkan 右手坐标系变为左手坐标系

Vulkan right handed coordinate system become Left handed

graphics

coordinate-systems

vulkan

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有用的部分代码：