屏幕坐标与OpenGL三维坐标的正确转换

最近接触一个关于OpenGL的项目，使用VC++，由于自己从来没有接触过OpenGL，也只能且学且做了。遇到一个关于坐标转换的问题，在网上搜索了许多资料，搜索引擎的前100个结果页面中的回答和代码都是千篇一律，基本都是错的或者不完整。哎，估计都是抄来抄去，自己想都不想就写篇文章发出去，或者在论坛上随便百度个答案回复一下。

原创，原创，多么渴望多一点原创的内容啊。闲话少说，希望搜索到我这篇文章的人，对你有用。

功能很简单：鼠标点击屏幕中的某点，然后获取该点屏幕坐标对应的OpenGL坐标。鼠标点的坐标很容易获得，直接从鼠标点击消息中获取就可以，但是OpenGL坐标却需要做一定计算转换。需要用到的核心OpenGL函数是gluUnProject()。

对于这个问题，在网上流传着如下类似的代码：

GLint viewport[4];   
GLdouble modelview[16];    
GLdouble projection[16];   
GLfloat winX, winY, winZ;   
GLdouble posX, posY, posZ;   
glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);   
glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelview);    
glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, projection);   
winX = (float)x;   
winY = viewport[3] - (float)y;   
glReadPixels((int)winX, (int)winY, 1, 1, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, &winZ);   
gluUnProject(winX, winY, winZ, modelview, projection, viewport, &posX, &posY, &posZ);  

注：(x, y)是屏幕坐标，(winX, winY, winZ)是视景体坐标及深度坐标，(posX, posY, posZ)是OpenGL坐标。

上述代码几乎占了搜索引擎前99%的结果，基本没有人说出其中的问题，估计可能也是出自某个教科书。上面的代码其实只能针对一种特殊情况才有效，即glViewport(0, 0, screenWidth, screenHeight)，screenWidth、screenHeight分别是客户区的宽和高，视口左下角坐标恰好是(0, 0)，并且未经过任何模型变换。

从屏幕坐标向OpenGL坐标转换需要经过两步：第一步是屏幕坐标向视景体坐标转换，第二步是视景体坐标向OpenGL坐标转换。上述代码中winX = (float)x; winY = viewport[3] - (float)y;反映第一步，gluUnProject()是第二步。一般说来，gluUnProject()的转换是不会出问题的。

如何进行正确的转换呢？

首先，在glGetIntegerv()之前必须添上模型变换的代码，即和绘图时使用的模型变换代码一样；其次，必须保证平移、缩放、旋转的顺序和绘图时的一致；另外，屏幕坐标向视景体坐标转换要正确。

还有非常重要的一点，就是在多视口情况下，活动视口必须最后绘制，使它作为当前的视口，这样才能保证glGetIntegerv()等取值函数能够得到正确的值。

好了，现在给出完整的代码，如下：

GLint viewport[4];   
GLdouble modelview[16];   
GLdouble projection[16];   
GLfloat winX, winY, winZ;   
GLdouble posX, posY, posZ;   
  
glPushMatrix();    
//缩放、平移、旋转等变换   
glScalef(......);    
glRotatef(......);   
glTranslatef(......);   
//变换要绘图函数里的顺序一样，否则坐标转换会产生错误   
glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport); // 得到的是最后一个设置视口的参数   
glGetDoublev(GL_MODELVIEW_MATRIX, modelview);   
glGetDoublev(GL_PROJECTION_MATRIX, projection);   
glPopMatrix();   
  
winX = x;   
winY = viewport[3] - (float)y;   
glReadPixels((int)winX, (int)winY, 1, 1, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, &winZ);   
gluUnProject(winX, winY, winZ, modelview, projection, viewport, &posX, &posY, &posZ);  

本文原创，希望看到我这篇文章的人，对你有用。