2024年4月1日发(作者：)

深入理解OpenGL拾取模式（OpenGL Picking）

在用OpenGL进行图形编程的时候，通常要用鼠标进行交互操作，比如用鼠标点选择

画面中的物体，我们称之为拾取(Picking)，在网上看了很多OpenGL拾取的文章，但大多

是只是介绍在OpenGL中如何拾取，如何利用OpenGL提供的一系列函数来完成拾取，

最多再简单介绍下OpenGL的名字栈(Name stack)，拾取矩阵(Picking Matrix)等等，但

是拾取真正的原理确没有提到。所以，我在这里为大家详细介绍下OpenGL中拾取是怎样

实现的，以及其背后的真正原理。

OpenGL中的拾取是对OpenGL图形管线的一个应用。所以OpenGL中的拾取并不

是像D3D一样采用射线交叉测试来判断是否选中一个目标，而是在图形管线的投影变换

(Projection Transformation)阶段利用拾取矩阵来实现的。为了理解这个过程，先来复习

一下OpenGL的图形管线。

总的来说，OpenGL图形管线大体分为上面的五个阶段。在编程的时候使用

glMatrixMode(GL_MODELVIEW)，或者 glMatrixMode(GL_PROJECTION)就是告诉

OpenGL我们是要在那个阶段进行操作。先来看看投影变换，因为理解投影变换是理解

OpenGL拾取的前提条件。为了简单起见，这里以正交投影(Orthogonal Projection)为例。

在OpenGL中，使用正交投影可以调用glOrtho (left, right, bottom, top, zNear, zFar)，

其中的六个参数分别对应正交投影视体的六个平面到观察坐标系原点的距离。一旦在程序

中调用了这个函数，OpenGL会马上创建根据给定的六个参数创建一个视体，并且把视体

的大小归一化到-1到1之间，也就是说，OpenGL会自动把你给的参数所对应的x，y，z

值转换为-1到1之间的值，并且这个视体的中心就是观察坐标系的原点。要注意的是，当

视体归一化后，z轴的方向要反向，也就是说，这里OpenGL的右手坐标系要换成左手坐

标系。原因很简单，z轴朝向显示器里的方向更符合我们的常识，越向里就离我们越远，z

的值也就越大。

当我们调用了glOrtho()这个函数后，OpenGL会建立一个矩阵，也就是投影矩阵。

这个矩阵可以分解为三个步骤，首先将我们设置的视体移动到观察坐标是的原点，然后在

缩放为边长为2的单位视体。因为转化后的视体坐标都在-1和1之间，所以视体的边长就