openGL 光线拾取

一般的光线拾取过程应如下（实验结果证明是正确的）：

1. 将屏幕点变换为标准化设备空间方向向量：

   float x = (2.0f * mouse_x) / width - 1.0f;
   float y = 1.0f - (2.0f * mouse_y) / height;
   float z = 1.0f;
   vec3 ray_nds = vec3 (x, y, z);
   

2. 将方向向量变换为齐次剪切坐标

   vec4 ray_clip = vec4 (ray_nds.xy, -1.0, 1.0);
   

3. 将方向向量变换为眼空间方向向量

   vec4 ray_eye = inverse (projection_matrix) * ray_clip;
   

4. 将方向向量变换到世界空间，获得具有世界空间相机位置和方向向量的拾取射线

我的问题是，在标准化设备空间中，为什么方向向量的 z 分量是 1.0？ 我的意思是，在OpenGL标准化设备空间中，xyz分量应该都在-1~1的范围内，因此相机应该位于平面z=-1的中心。所以方向向量应该是：视图目标位置-相机位置，z分量应该是1-(-1)=2.0f。 （在 DirectX 标准化设备空间中，xy 分量的范围为 -1~1，z 分量的范围为 0~1，相机位置应位于 z=0 平面的中心，即（0, 0,0),方向向量的z分量应为1-0=1)

ray_nds.z完全无关，因为你无论如何也不会使用它。那是因为你不知道像素的深度。

ray_clip不是方向，而是投影后近裁剪平面（z=-1）上的位置。如果您撤消此投影（使用逆投影矩阵），您最终会在相机空间中得到相同的点。在相机空间中，相机的中心位于(0, 0, 0)。射线的方向矢量可以计算为ray_eye - (0, 0, 0)，这本质上是ray_eye。因此，如果我们忽略 w 分量，我们可以使用位置作为方向。这仅适用于相机空间！剪辑空间和世界空间都很可能在其他地方有投影中心。

不要混淆不同空间的摄像机位置。在相机空间中，它位于原点。在剪辑空间中，可以假设位于(0, 0, -infinity)。重点(x, y, ...)只是被相应像素覆盖的任意点。您需要其中任何一个来定义光线。