Raycasting (выбор мыши) при использовании перспективной проекции VS в ортогональной проекции в OpenGL

Я изо всех сил пытаюсь понять, как изменить мой алгоритм для обработки лучевого вещания (используется для MousePicking) с использованием проекции Perspective и Orthographic projection.

В настоящее время у меня есть сцена с трехмерными объектами, к которым прикреплены ограничивающие рамки AxisAligned.

При рендеринге сцены с использованием перспективной проекции (созданной с помощью glm ::спектива) я могу успешно использовать raycasting и мою мышь, чтобы «выбирать» различные объекты в моей сцене. Вот демонстрация.

Если я отрисовываю ту же сцену, но использую ортогональную проекцию и располагаю камеру над лицевой стороной вниз (глядя вниз по оси Y, представьте, что вы играете в режиме редактора уровней), я не могу правильно транслировать лучи с того места, где пользователь нажимает на экран, чтобы я мог заставить MousePicking работать во время рендеринга с использованием ортогональной проекции. Вот демонстрация из этого не за работой.

Мой алгоритм на высоком уровне:

auto const coords = mouse.coords();
glm::vec2 const mouse_pos{coords.x, coords.y};

glm::vec3 ray_dir, ray_start;
if (perspective) { // This "works"auto const ar  = aspect_rate;
auto const fov = field_of_view;

glm::mat4 const proj_matrix = glm::perspective(fov, ar, f.near, f.far);
auto const& target_pos      =  camera.target.get_position();
glm::mat4 const view_matrix = glm::lookAt(target_pos, target_pos, glm::vec3{0, -1, 0});

ray_dir   = Raycast::calculate_ray_into_screen(mouse_pos, proj_matrix, view_matrix, view_rect);
ray_start = camera.world_position();
}
else if (orthographic) { // This "doesn't work"glm::vec3 const POS     = glm::vec3{50};
glm::vec3 const FORWARD = glm::vec3{0, -1, 0};
glm::vec3 const UP      = glm::vec3{0, 0, -1};

// 1024, 768 with NEAR 0.001 and FAR 10000
//glm::mat4 proj_matrix = glm::ortho(0, 1024, 0, 768, 0.0001, 10000);
glm::mat4 proj_matrix = glm::ortho(0, 1024, 0, 768, 0.0001, 100);
// Look down at the scene from above
glm::mat4 view_matrix = glm::lookAt(POS, POS + FORWARD, UP);
// convert the mouse screen coordinates into world coordinates for the cube/ray test
auto const p0 = screen_to_world(mouse_pos, view_rect, proj_matrix, view_matrix, 0.0f);
auto const p1 = screen_to_world(mouse_pos, view_rect, proj_matrix, view_matrix, 1.0f);

ray_start = p0;
ray_dir = glm::normalize(p1 - p0);
}
bool const intersects = ray_intersects_cube(logger, ray_dir, ray_start,
eid, tr, cube, distances);

В режиме перспективы мы бросаем луч в сцену и видим, пересекается ли он с кубом, окружающим объект.

В орфографическом режиме я отбрасываю два луча с экрана (один при z = 0, другой при z = 1) и создаю луч между этими двумя точками. Я установил начальную точку луча в том месте, где находится указатель мыши (с z = 0), и использую только что рассчитанное направление луча в качестве входных данных для того же алгоритма ray_cube_intersection.

Мой вопрос такой

Поскольку MousePicking работает с использованием проекции Perspective, но не с использованием Orthographic projection:

1. Разумно ли предположить, что один и тот же алгоритм пересечения ray_cube можно использовать с перспективной / ортографической проекцией?
2. Правильно ли мое мышление по поводу установки переменных ray_start и ray_dir в орфографическом случае?

Вот это источник для алгоритма столкновения луча / куба в использовании.

glm::vec3
Raycast::calculate_ray_into_screen(glm::vec2 const& point, glm::mat4 const& proj,
glm::mat4 const& view, Rectangle const& view_rect)
{
// When doing mouse picking, we want our ray to be pointed "into" the screen
float constexpr Z            = -1.0f;
return screen_to_world(point, view_rect, proj, view, Z);
}

bool
ray_cube_intersect(Ray const& r, Transform const& transform, Cube const& cube,
float& distance)
{
auto const& cubepos = transform.translation;

glm::vec3 const                minpos = cube.min * transform.scale;
glm::vec3 const                maxpos = cube.max * transform.scale;
std::array<glm::vec3, 2> const bounds{{minpos + cubepos, maxpos + cubepos}};

float txmin = (bounds[    r.sign[0]].x - r.orig.x) * r.invdir.x;
float txmax = (bounds[1 - r.sign[0]].x - r.orig.x) * r.invdir.x;
float tymin = (bounds[    r.sign[1]].y - r.orig.y) * r.invdir.y;
float tymax = (bounds[1 - r.sign[1]].y - r.orig.y) * r.invdir.y;

if ((txmin > tymax) || (tymin > txmax)) {
return false;
}
if (tymin > txmin) {
txmin = tymin;
}
if (tymax < txmax) {
txmax = tymax;
}

float tzmin = (bounds[    r.sign[2]].z - r.orig.z) * r.invdir.z;
float tzmax = (bounds[1 - r.sign[2]].z - r.orig.z) * r.invdir.z;

if ((txmin > tzmax) || (tzmin > txmax)) {
return false;
}

distance = tzmin;
return true;
}

редактировать: функции преобразования математического пространства я использую:

namespace boomhs::math::space_conversions
{

inline glm::vec4
clip_to_eye(glm::vec4 const& clip, glm::mat4 const& proj_matrix, float const z)
{
auto const      inv_proj   = glm::inverse(proj_matrix);
glm::vec4 const eye_coords = inv_proj * clip;
return glm::vec4{eye_coords.x, eye_coords.y, z, 0.0f};
}

inline glm::vec3
eye_to_world(glm::vec4 const& eye, glm::mat4 const& view_matrix)
{
glm::mat4 const inv_view  = glm::inverse(view_matrix);
glm::vec4 const ray       = inv_view * eye;
glm::vec3 const ray_world = glm::vec3{ray.x, ray.y, ray.z};
return glm::normalize(ray_world);
}

inline constexpr glm::vec2
screen_to_ndc(glm::vec2 const& scoords, Rectangle const& view_rect)
{
float const x = ((2.0f * scoords.x) / view_rect.right()) - 1.0f;
float const y = ((2.0f * scoords.y) / view_rect.bottom()) - 1.0f;

auto const assert_fn = [](float const v) {
assert(v <= 1.0f);
assert(v >= -1.0f);
};
assert_fn(x);
assert_fn(y);
return glm::vec2{x, -y};
}

inline glm::vec4
ndc_to_clip(glm::vec2 const& ndc, float const z)
{
return glm::vec4{ndc.x, ndc.y, z, 1.0f};
}

inline glm::vec3
screen_to_world(glm::vec2 const& scoords, Rectangle const& view_rect, glm::mat4 const& proj_matrix,
glm::mat4 const& view_matrix, float const z)
{
glm::vec2 const ndc   = screen_to_ndc(scoords, view_rect);
glm::vec4 const clip  = ndc_to_clip(ndc, z);
glm::vec4 const eye   = clip_to_eye(clip, proj_matrix, z);
glm::vec3 const world = eye_to_world(eye, view_matrix);
return world;
}

} // namespace boomhs::math::space_conversions