Opengl - GLM::Ortho + GLM_COORDINATE_SYSTEM = 奇怪？

Question

虽然我是 opengl 的新手并且很少寻求帮助，但我认为需要对 Z 轴、深度测试和 GLM:ortho 进行一些澄清。 已经为此苦苦挣扎了一两个星期，一切从一开始就被“逆转”了。

所以我使用：

• glDepthFunc(GL_LESS);
• glDepthRange(0.0f, 1.0f);
• glm::ortho(0.0f, 800, 0.0f, 800), 0.0f, 1.0f);
• Z 轴为 Y / 800（高度），Y = 20 的对象在 Y = 10 的后面。

Okej，所以一切都应该加起来，小 Z 在前面，大在后面，但不是。一切都相反。

根据thread 和 glDepthFunc/glClearDepth 的默认值，当 MVP 提供给着色器时，一切都应该在左手坐标中。

因此，当我阅读链接线程时，我发现 glm::ortho 应该将右手坐标（因为显然这是每个人在示例中使用的）转换为左手坐标。听起来很棒，为什么它不起作用？

当您查看 GLM 库时，您会发现 glm::ortho、glm::orthoLH 和 glm::orthoRH 听起来很有趣。如果我使用 glm::orthoLH 一切都加起来并且工作完美，因为它将我所有的坐标转换为左手坐标。那么为什么 glm::ortho 不为我这样做呢？

在您编译 GLM 库时，显然有一个设置。 GLM_COORDINATE_SYSTEM 控制在调用 glm::ortho 时系统是否将 glm::orthoLH 或 glm::orthoRH 作为默认值。令我惊讶的是， glm::orthoLH 不是默认值。

如果你查看 GLM 的源代码，你会发现这些行，

#define GLM_LEFT_HANDED                         0x00000001      // For DirectX, Metal, Vulkan
#define GLM_RIGHT_HANDED                        0x00000002      // For OpenGL, default in GLM

#ifdef GLM_FORCE_LEFT_HANDED
#       define GLM_COORDINATE_SYSTEM GLM_LEFT_HANDED
#else
#       define GLM_COORDINATE_SYSTEM GLM_RIGHT_HANDED
#endif

OpenGL是右手的，不需要将正交转换为左手？

所以我的问题是，

• 为什么 GLM 认为 OpenGL 是右撇子？
• 在处理着色器时，OpenGL 是否真的希望 MVP 是右手的？

如果这没有任何意义，请纠正我。我也很困惑:)

Answer 1

我认为您的主要困惑与这个问题有关：

为什么 GLM 认为 OpenGL 是右撇子？

OpenGL 既不是右手，也不是左手。 OpenGL 只是一个渲染 API，而不是一个坐标系。

在典型的渲染管道中，您确实有很多不同的坐标系，例如：

• 项目空间/模型空间
• 世界空间
• 眼睛空间/相机空间/视图空间
• 剪辑空间
• 标准化设备坐标
• 窗台

这些坐标系中的每一个都可以有自己的约定，包括自己的惯用手。

具有固定功能管道和集成矩阵堆栈的旧版 OpenGL 考虑到了一些坐标约定（但它也没有完全强制您使用这些约定）。

所以经典的 OpenGL 约定是：

标准化的设备空间/窗口空间左手，x 指向右侧，y 向上，z 进入屏幕，眼睛空间右手，x 向右，y 向上，相机朝向 -z 方向。对象和世界空间通常也是右手的（因此视图变换只是旋转+平移，没有镜像）。

左右手的翻转是在投影矩阵中完成的。传统 GL 没有其他约定是近和远剪辑平面位置总是定义为到观察方向的距离，所以glOrtho(..., 2,5) 实际上设置了一个将z_eye=-2 映射到@ 的转换987654323@ 和z_eye=-5 到z_ndc=1。

如果你看一下我刚刚写的映射，它应该可以解释这个问题：

Okej，所以一切都应该加起来，小 Z 在前面，大 Z 在后面，但不是。一切都相反。

如您所见，“小”z (-5) 在后面，“大”z (-2) 在前面，就像它应该在右手坐标系中一样。

当您不设置GLM_FORCE_LEFT_HANDED 时，glm 使用与旧版 GL 相同的约定。它将通过翻转投影矩阵中的 z 来建立一个右手视图空间（并假设所有后面的空间 NDC 和窗口空间都配置为左手）。

如果您设置GLM_FORCE_LEFT_HANDED，它不会引入沿z 方向的镜像，但仍会将near 和far 视为与观察方向的距离，现在是+z。这将产生建立左手视图空间的结果（只要 NDC 和窗口空间也设置为左手）。

在处理着色器时，OpenGL 是否真的希望 MVP 是右手的？

这些都是约定俗成的。您必须以一种或另一种方式来决定它们，并且没有人比另一个人更好。只有当你有不同的部分或部分使用不同的约定时，这些东西才会变得有趣（和烦人），你必须非常小心地在正确的位置正确转换数据。