当摄像机移动时，无法在我的 3D 场景中进行光线拾取

Question

我有自己的OpenGL(C++)的3D引擎实现，在过去的几年里，它一直运行良好。

但今天我偶然发现了一个问题。我有一个带有球体的场景(围绕太阳的行星，轨道环和类似的东西，非常非常简单)，我想用鼠标挑选它们。

只要相机/视图矩阵是标识，拣选就可以了。当相机旋转然后移动时，拾取完全混乱。我一直在寻找解决方案一段时间了，所以现在我问你们。

这是代码(针对此问题进行了总结)：

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，当我为mCamera使用身份时，一切正常，即使我只使用mCamera的旋转，它也可以正常工作。当我开始使用翻译时，它完全出错了。 有谁知道我哪里出错了？

Answer 1

BDL的回答是正确的，让我回到了正确的方向。事实上，在自己变换坐标时，我忘记了进行透视划分。在编写了这么多着色器代码之后，GPU 会为您执行此操作，您忘记了这些事情。

合乎逻辑的是，这只会在相机移动时出现问题，而不是在相机处于 (0， 0， 0) 时出现问题，因为当时变换矩阵的平移部分保持 0，坐标的 w 因子不受影响。

我立即在我的矩阵类中编写了 transformCoord 和 transformNormal 实现，以防止此错误再次发生。

此外，射线的原点和方向不正确，尽管我还不太明白为什么。我现在从我的相机矩阵(当然是倒置的)中获取原点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矢量。我规范化它，虽然我认为在这种情况下它不是真的必要，但规范化它会使其数字在调试时看起来更具可读性。

这有效：

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!