OpenGL坐标系是左撇子还是右撇子？

Question

我试图了解OpenGL坐标系。但是，一些教程说默认坐标系是左撇子（见http://www.c-sharpcorner.com/UploadFile/jeradus/OpenGLBasics11172005014307AM/OpenGLBasics.aspx），其他人说它是右撇子（见http://www.falloutsoftware.com/tutorials/gl/gl0.htm）。哪个是对的？我知道我们可以通过镜像将一个转换为另一个，但我想知道默认坐标。

Answer 1

这里有一些混乱。

OpenGL在对象空间和世界空间中是右手。

但是在窗口空间（又名屏幕空间）中，我们突然左撇子。

这是怎么发生的？？

我们从右手到左手的方式是glOrtho或glFrustum投影矩阵中的负z缩放条目。将z缩放-1（同时保留x和y）可以改变坐标系的旋向性。

对于glFrustum，

远和在附近应该是正面的，远＆gt; 近。说远 = 1000且接近 = 1。然后C = - （1001）/（999）= -1.002。

有关详细信息和图表，请参阅here。

从正交视角，glOrtho生成如下矩阵：

此处，左，右，底部和顶部仅为the coordinates for left vertical, right vertical, bottom horizontal, top horizontal clipping planes (resp)。

近和远平面，但的指定方式不同。 near 参数定义为

• 近距离：距离到更近的深度剪裁平面。如果飞机要在观察者后面，则该距离为负。

远：

• zFar 距离到更远的深度剪裁平面。如果飞机要在观察者后面，则该距离为负。

这里我们有一个典型的规范视图卷

因为z乘数是（-2 /（远近）），减号有效地将z缩放-1 。这意味着在观看转换期间“z”是左手转动，大​​多数人都不知道，因为他们只是在OpenGL中作为“右手”坐标系工作。

所以，如果你打电话

glOrthof(-1, 1, -1, 1, 10, -10) ; // near=10, FAR=-10,

然后，NEAR PLANE 超过10个单位。你在哪？为什么，在原点，右边的x轴，头顶的y轴，你的鼻子指向负的z轴（这是默认的{{3} }）。所以近平面在z = -10。远的平面比你强10个单位，z = + 10 。

Answer 2

默认情况下，规范化设备坐标是左撇子。

glDepthRange默认为[0,1]（近，远），使+ z轴指向屏幕，+ x向右，+ y向上是左手系统。

将深度范围更改为[1,0]将使系统右手。

引用之前的answer from Nicol :(罢工是我的工作，如下所述）

  

我很惊讶没有人提到过：OpenGL也适用于左手坐标系。至少，当您使用着色器并使用默认深度范围时，它会发生。

     

一旦你抛出固定功能管道，你就直接处理“剪辑空间”。 OpenGL规范将剪辑空间定义为4D齐次坐标系。当您通过规范化的设备坐标和向下到窗口空间进行变换时，您会发现这一点。

     

窗口空间位于窗口像素的空间中。原点位于左下角，+ Y向上，+ X向右。这听起来非常像右手坐标系。但是Z怎么样？

     

默认深度范围（glDepthRange）将近Z值设置为0，将远Z值设置为一。所以+ Z正从观众那里远离。

     

这是一个左手坐标系。是的，您可以将深度测试从GL_LESS更改为GL_GREATER，并且将glDepthRange从[0,1]更改为[1,0]。但是，OpenGL的默认状态是在左手坐标系中工作。从剪辑空间到达窗口空间所需的变换都没有否定Z.所以剪辑空间，顶点（或几何）着色器的输出是一个左手空间（有点。它是一个4D均匀空间，所以很难确定用手。）

     

在固定功能管道中，标准投影矩阵（由glOrtho，glFrustum等产生）都从右手空间转换为左手。他们颠覆了Z的意思;只需检查它们产生的矩阵。在眼睛空间中，+ Z向观察者移动;在后投影空间中，它会移开。

     

我怀疑微软（和GLide）根本没有在他们的投影矩阵中执行否定。

由于它与我的发现不同，我确实打了一部分。

更改DepthRange 或 DepthFunc并使用ClearDepth（0）可以正常工作，但是当使用它们时，它们会相互抵消回到左手系统。

Answer 3

仅限NDC

你应该只注意到 OpenGL only knows NDC!! ，它是一个左手坐标。 无论你使用什么坐标，左手，右手轴坐标等都需要镜像到NDC。 如果你愿意，你可以用左坐标完全写出世界空间。

为什么我们在世界空间中使用右手坐标？

我认为这是传统的。它就是这样。也许它只是想与DirectX区别开来。

Answer 4

本书＆＃34; WebGl编程指南＆＃34;作者：Kouichi Matsuda花了将近十页的篇幅来自＆＃34; WebGl / OpenGl：左手或右手？＆＃34;

根据这本书：

• 在实践中，大多数人使用右手系统

• OpenGl实际上是一个内部左手系统

• 在内部，更深层次，它实际上都没有。在最底层，OpenGl并不关心z值。绘制图形的顺序决定了在顶部绘制的内容（首先绘制一个三角形，然后绘制一个四边形，四边形覆盖三角形）。

我并不完全同意＆＃34;它不是＆＃34;但无论如何，这可能是一个哲学问题。

Answer 5

Opengl绝对是左撇子。你会看到许多教程说明相反的原因，因为它们否定了投影矩阵中的z值。当在顶点着色器内计算最终顶点时，它将您从客户端（右手坐标）传递的顶点转换为左手，然后将顶点传递给几何着色器和片段着色器。如果您在客户端使用右手坐标系，Opengl并不关心。它只知道左手的标准化坐标系。

编辑：如果你不相信我，只需通过添加翻译矩阵在你的顶点着色器中进行实验，你就可以很容易地看出Opengl是否是左撇子。

Answer 6

通过使用OpenGL内置的投影和变换功能，观察屏幕上的运动遵循右手坐标系的规则。例如，如果视图前面的对象沿z轴正方向平移，则该对象将向您移动。

深度缓冲区正好相反，这就是NDC（标准化设备坐标）起作用的地方。如果将GL_LESS传递给glDepthFunc意味着像素比深度缓冲区中的像素更接近您时将进行绘制，则认为像素位于左手坐标系中。

还有一个坐标系，那就是视口！视口的坐标系是+ x指向右侧，+ y指向下方。我认为到此为止，习惯性尚无定论，因为我们此时仅处理x，y。

最后，引擎盖下的gluLookAt必须否定查找向量。由于数学假设矢量朝着它所看着的对象指向一个正方向，并且照相机向下看-z，因此必须取反向量，使其与照相机对齐。

需要咀嚼的东西。将右手坐标系的z方向称为前向矢量:)并没有多大意义。我认为Microsoft在设计Direct3D时意识到了这一点。