如何使用glm :: project来获取世界空间中某个点的坐标?

时间:2016-02-08 01:14:36

标签: opengl graphics glm-math

我在2D空间中有一个点(1,2),我表示为矢量:

glm::vec3 pt = glm::vec3(1, 2, 0)

(这里我将第三个组件设置为0 - 不确定这是否正确?)

我有一个模型视图矩阵来应用翻译:

glm::mat4 ModelView = glm::mat4(1.0f);
ModelView = glm::translate(ModelView, glm::vec3(3.0f, 3.0f, 0.0f));

现在我想找到世界空间中点的实际坐标。我做了一些研究,glm::project()似乎是我可以用来做这件事的。它包含4个参数:

detail::tvec3<T> glm::gtc::matrix_transform::project(detail::tvec3<T> const & obj,
                                                     detail::tmat4x4<T> const & model,
                                                     detail::tmat4x4<T> const & proj,
                                                     detail::tvec4<U> const & viewport 
)

前两个参数是我已经拥有的点和模型视图矩阵。但是我应该将什么用于第3和第4个参数(投影矩阵和视口矢量)?我该如何创建/获取它们?

1 个答案:

答案 0 :(得分:8)

我想你可能对 glm :: unProject 更感兴趣, glm :: project 的反面。长话短说, glm :: frustum glm :: perspective glm :: perspectiveFov 是构建项目的好选择< / strong>矩阵,而vec4(0, 0, screenWidth, screenHeight)的某些内容应该是有效的视口向量。这实际上取决于你如何设置你的OpenGL相机。

一个完整的例子应该有所帮助。

屏幕空间并返回

导入所需的库:

#include <iostream>
#include <glm/vec3.hpp>
#include <glm/mat4x4.hpp>
#include <glm/gtx/transform.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>

using namespace std;
using namespace glm;

我们的主要内容:

int main(int argc, char *argv[])
{

这是所谓的对象空间中的原始点。如果从文件加载网格,则会在文件中找到这些XYZ坐标。

    vec3 original(1.0f, -2.0f, 3.0f);

模型矩阵指定对象在场景中的位置。 视图矩阵指定定位对象相对于相机的相对位置。在OpenGL中,这些矩阵通常组合在一个名为 modelview 的矩阵中。我在这里选择了模型一词,因为GLM文档使用的是什么,但您的术语 modelview 更适合这种情况,我相信:

    mat4 model = translate(mat4(1.0f), vec3(0.0f, 0.0f, -10.0f));

投影矩阵表示相机的镜头和光圈,实际上是以模拟透视的方式使场景变形,使得物体远离较小。您可以使用GLW功能,例如视锥体,其行为类似于GL对应 glFrustum

    mat4 projection = frustum(-1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f, 100.0f);

视口指定绘图区域的大小和位置。对于640x360窗口,您通常会使用以下内容:

    vec4 viewport(0.0f, 0.0f, 640.0f, 360.0f);

项目功能可以将原始点投射到屏幕上:

    vec3 projected = glm::project(original, model, projection, viewport);

unProject 功能正好相反:

    vec3 unprojected = glm::unProject(projected, model, projection, viewport);

现在您可以看到这两个函数是另一个函数的反函数:

    cout << original.x << " " << original.y << " " << original.z << endl;
    cout << projected.x << " " << projected.y << " " << projected.z << endl;
    cout << unprojected.x << " " << unprojected.y << " " << unprojected.z << endl;

    return 0;
}

数学上,这就是幕后发生的事情:对象空间中的原始点投影到屏幕空间乘以四个矩阵模型,视图,投影和视口矩阵:

projected = Viewport * Projection * View * Model * original

虽然正在寻找的是相反的转变,但实质上是:

unprojected = (Viewport * Projection * View * Model)^-1 * projected

完整代码

#include <iostream>
#include <glm/vec3.hpp>
#include <glm/mat4x4.hpp>
#include <glm/gtx/transform.hpp>
#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>

using namespace std;
using namespace glm;

int main(int argc, char *argv[])
{
    vec3 original(1.0f, -2.0f, 3.0f);

    mat4 model = translate(mat4(1.0f), vec3(0.0f, 0.0f, -10.0f));
    mat4 projection = frustum(-1.0f, 1.0f, -1.0f, 1.0f, 1.0f, 100.0f);
    vec4 viewport(0.0f, 0.0f, 640.0f, 360.0f);

    vec3 projected = glm::project(original, model, projection, viewport);
    vec3 unprojected = glm::unProject(projected, model, projection, viewport);

    cout << original.x << " " << original.y << " " << original.z << endl;
    cout << projected.x << " " << projected.y << " " << projected.z << endl;
    cout << unprojected.x << " " << unprojected.y << " " << unprojected.z << endl;

    return 0;
}