三维场景拾取原理

三维场景拾取原理

拾取原理有以下几种：

1. 在创建模型的时候，将模型和屏幕像素建立映射关系，当进行拾取时，计算鼠标所在像素位置，再查找映射关系。这种操作偏底层，一般是渲染引擎做的事情，比如OPENGL里的模板测试。
2. 如果仅使用渲染数据，在视图上，从鼠标位置垂直视图发射一条射线，计算射线和视图对象的位置关系，相交则代表拾取到。
3. 操作系统处理鼠标事件时，鼠标的坐标位置一般是屏幕坐标(局部坐标)，也就是像素值，当使用了三维几何内核时，可以将位置坐标转为世界坐标，也就是真实坐标，从鼠标所在世界坐标位置发出垂直视图的射线，计算和真实模型位置的相对位置关系，如果相交则代表拾取到。
4. 框选逻辑和单选类似，只不过计算的是长方形和物体的位置关系。由于框选一般是针对多个对象，所以计算量偏大，需要进行简化或者必要的过滤操作，比如将三维投影到二维，对象进行包围盒过滤等。

三维引擎性能问题：

       拾取操作需要确定射线和对象几何的关系，一般是线线求交，线面求交，对于非解析参数几何需要进行大量迭代计算，这种计算本身是比较耗时的，如果模型对象较多，则会存在性能瓶颈。

1. 当模型或者场景视图比较固定，我们可以将三维模型投影到二维，二维模型的位置计算量要远小于三维

2. 当对象较多，而且比较分散，则可以使用树结构，常用的八叉树，kd树，BSP树，R树

3. 包围盒计算效率很高，在实际计算中，可以通过包围盒对对象进行过滤；除了常用的AABB包围盒，有条件可以使用OBB紧包围盒

AABB拾取算法

std::pair<double, double> SlabAABBBase(const AxisAlignedBoundingBox& box) const 
{double t_x0 = x_inv_ * (box.min_bound_.x() - origin().x());double t_x1 = x_inv_ * (box.max_bound_.x() - origin().x());double t_min = std::min(t_x0, t_x1);double t_max = std::max(t_x0, t_x1);double t_y0 = y_inv_ * (box.min_bound_.y() - origin().y());double t_y1 = y_inv_ * (box.max_bound_.y() - origin().y());t_min = std::max(t_min, std::min(t_y0, t_y1));t_max = std::min(t_max, std::max(t_y0, t_y1));double t_z0 = z_inv_ * (box.min_bound_.z() - origin().z());double t_z1 = z_inv_ * (box.max_bound_.z() - origin().z());t_min = std::max(t_min, std::min(t_z0, t_z1));t_max = std::min(t_max, std::max(t_z0, t_z1));return {t_min, t_max};
}