对任何对象进行 OpenGL 光线投射

Question

我只是想知道是否有任何方法可以对任何对象执行鼠标拾取检测。无论是生成的对象还是导入的对象。

[想法] - 我的想法是，场景中的每个对象都会进行迭代。检查鼠标射线是否与对象相交。为了检查相交，它将检查鼠标拾取光线与构成对象的三角形。

[优点] - 我相信这种方法的好处是，每个对象都可以通过鼠标拾取来检测，因为它们都继承自检测方法。

[缺点] - 我认为这个缺点主要是速度和方法非常昂贵。所以需要微调优化。

[情况] - 过去我读过有关鼠标拾取的内容，并且我也实现了鼠标拾取的一些基本形式。但所有这些都是蹩脚的工作，我并不为此感到自豪。今天又重新看了一些网上的资料。现在我看到很多使用颜色 ID 和着色器的鼠标选取。我不太热衷于这种方法。我更喜欢数学方面。

这是我用鼠标拾取的 ray thingamajig。

maths::Vector3 Camera::Raycast(s32 mouse_x, s32 mouse_y)
{
    // Normalized Device Coordinates
    maths::Vector2 window_size = Application::GetApplication().GetWindowSize();

    float x = (2.0f * mouse_x) / window_size.x - 1.0f;
    float y = 1.0f;
    float z = 1.0f;

    maths::Vector3 normalized_device_coordinates_ray = maths::Vector3(x, y, z);

    // Homogeneous Clip Coordinates
    maths::Vector4 homogeneous_clip_coordinates_ray = maths::Vector4(normalized_device_coordinates_ray.x, normalized_device_coordinates_ray.y, -1.0f, 1.0f);

    // 4D Eye (Camera) Coordinates
    maths::Vector4 camera_ray = maths::Matrix4x4::Invert(projection_matrix_) * homogeneous_clip_coordinates_ray;
    camera_ray = maths::Vector4(camera_ray.x, camera_ray.y, -1.0f, 0.0f);

    // 4D World Coordinates
    maths::Vector3 world_coordinates_ray = maths::Matrix4x4::Invert(view_matrix_) * camera_ray;
    world_coordinates_ray = world_coordinates_ray.Normalize();

    return world_coordinates_ray;
}

我有这个射线平面相交函数，它计算某条射线是否与某个平面相交。呃！

这是代码。

bool Camera::RayPlaneIntersection(const maths::Vector3& ray_origin, const maths::Vector3& ray_direction, const maths::Vector3& plane_origin, const maths::Vector3& plane_normal, float& distance)
{
    float denominator = plane_normal.Dot(ray_direction);

    if (denominator >= 1e-6) // 1e-6 = 0.000001
    {
        maths::Vector3 vector_subtraction = plane_origin - ray_origin;
        distance = vector_subtraction.Dot(plane_normal);

        return (distance >= 0);
    }

    return false;
}

还有更多。例如平面球体相交、平面圆盘相交。这些事情非常具体。所以感觉在全球范围内鼠标选取路口是非常困难的。我有这种感觉是因为，对于这个 RayPlaneIntersection 函数。我期望用它做的是，检索场景中的对象并检索该对象的所有法线（这是一个痛苦的事情）。所以现在再次强调我的问题。

是否已经存在一种我不知道的方法，可以以一种方式对所有对象进行鼠标拾取？或者我只是愚蠢，当我拥有一切时不知道该做什么？

谢谢。谢谢。

Answer 1

是的，可以使用 OpenGL 进行鼠标拾取：将所有几何体渲染到一个特殊的缓冲区中，该缓冲区存储对象的唯一 ID，而不是其阴影颜色，然后您只需查看在该对象下方的像素处获得的值即可。鼠标并通过写在那里的 id 知道该对象。然而，尽管它可能更简单，但如果您的相机或几何体不断移动，它并不是一个特别有效的解决方案。

相反，进行分析射线与对象相交是正确的方法。但是，您不需要检查每个对象的每个三角形与射线的交点。这确实是低效的。您应该通过边界框剔除整个对象，甚至整个场景的一部分。游戏引擎有自己的空间索引数据结构来加速光线与对象的交叉。他们不仅需要鼠标拾取，还需要碰撞检测、物理模拟、人工智能等等。

另请注意，用于拾取的几何体可能与用于渲染的几何体不同。我想到的一个例子是半透明物体。