C++/OpenGL 将世界坐标转换为屏幕（2D）坐标答案

【问题标题】：C++/OpenGL convert world coords to screen(2D) coordsC++/OpenGL 将世界坐标转换为屏幕（2D）坐标
【发布时间】：2012-01-19 10:42:48
【问题描述】：

我正在使用 OpenGL 制作游戏，其中我在世界空间中有一些对象。我想创建一个函数，我可以在其中获取对象的位置（3D）并将其转换为屏幕的位置（2D）并返回它。

我在以下变量中知道对象、投影矩阵和视图矩阵的 3D 位置：

Matrix projectionMatrix;
Matrix viewMatrix;
Vector3 point3D;

【问题讨论】：

【解决方案1】：

要进行此转换，您必须首先获取模型空间位置并将它们转换为剪辑空间。这是通过矩阵乘法完成的。我将使用 GLSL 风格的代码来明确我在做什么：

vec4 clipSpacePos = projectionMatrix * (viewMatrix * vec4(point3D, 1.0));

请注意我是如何在乘法之前将您的 3D 向量转换为 4D 向量的。这是必要的，因为矩阵是 4x4，您不能将 4x4 矩阵与 3D 向量相乘。你需要第四个组件。

下一步是将此位置从剪辑空间转换为标准化设备坐标空间（NDC 空间）。 NDC 空间在所有三个轴上的范围 [-1, 1] 上。这是通过将前三个坐标除以第四个坐标来完成的：

vec3 ndcSpacePos = clipSpacePos.xyz / clipSpacePos.w;

显然，如果clipSpacePos.w 为零，则说明您有问题，因此您应该事先检查。如果为零，则表示对象在投影平面内；它的视图空间深度为零。并且这样的顶点会被 OpenGL 自动裁剪掉。

下一步是从这个 [-1, 1] 空间转换为窗口相对坐标。这需要使用您传递给glViewport 的值。前两个参数是窗口左下角的偏移量（vec2 viewOffset），后两个参数是视口区域的宽度/高度（vec2 viewSize）。鉴于这些，窗口空间位置是：

vec2 windowSpacePos = ((ndcSpacePos.xy + 1.0) / 2.0) * viewSize + viewOffset;

这就是你所能做的。请记住：OpenGL 的窗口空间是相对于窗口的左下角，而不是左上角。

【讨论】：

如何在不使用着色器程序的情况下实现这一点？我的意思是，只是普通的 OpenGL 函数？
我在谷歌上搜索了一段时间后找到的最佳答案，也是我发现的唯一一个提到必须除以 clipSpacePos.w 的答案。
注意：如果窗口空间相对于窗口的左上角，那么windowSpacePos应该是vec2( ((ndcSpacePos.x + 1.0) / 2.0) * viewSize.x + viewOffset.x, ((1.0 - ndcSpacePos.y) / 2.0) * viewSize.y + viewOffset.y )