三维拾取

3D中的坐标系统

3D系统中有各种各样的坐标系，如世界坐标系，相机坐标系，屏幕坐标系等。总的来讲，一种是全局坐标系，比如世界坐标系；一种是局部坐标系，它是相对于某种参照物为原点的坐标系，如相机坐标系。

  • 世界坐标系：三维世界的全局坐标系
  • 相机坐标系：以相机为原点，相机朝向为坐标轴的局部坐标系
  • 屏幕坐标系：三维模型投影到2D屏幕上的坐标系，鼠标坐标就在屏幕坐标系中
  • 父节点坐标系：三维场景树中，以父节点为原点的坐标系

    • 三维拾取

    三维拾取，一般是指用户通过鼠标坐标，发射一条朝向屏幕内部的射线，来拾取三维场景中的物体。鼠标坐标在屏幕坐标系中，三维物体在世界坐标系中。首先需要把它们统一到同一个坐标系中，然后再进行求交计算。

  • 转换到屏幕坐标系：可以把模型通过矩阵变换M，变换到屏幕坐标系中，然后再和鼠标坐标求交。一般M=projectM * viewM * worldM，其中worldM是模型在世界坐标系中的变换矩阵，viewM相机坐标系中的视图矩阵，projectM是相机坐标系中投影矩阵。这三个矩阵可以通过gluProject函数得到，一些三维渲染引擎里也有api可以查询这些矩阵。
  • 转换到世界坐标系：也可以把鼠标发射的射线转换到世界坐标系，与三维模型进行求交计算。这个变换过程和上面是相反的。

    • 三维拾取常常需要实时响应，这就要求拾取的实现是高效的。一般常见的思路，是快速排出掉不可能相交的物体，排除的越多，计算的就越快。