对三角形缠绕和变换的困惑

Question

首先，我想为这么长的问题道歉。你不必阅读它。您可以直接跳到问题部分，然后根据需要查找详细信息（我已尝试提供尽可能多的信息，因为根据我的经验，代码太多总比太少好）。所以，...

我对三角形缠绕和变换有点困惑，我以为我理解了。我正在尝试绘制一个立方体，其定义如下：

    const float a = 0.5f; //half of the cube side length
    float positions[nComponents] =
    {
        //front face
        -a, -a, -a,
         a, -a, -a,
         a,  a, -a,

        -a, -a, -a,
         a,  a, -a,
        -a,  a, -a,

        //back face
        -a, -a,  a,
         a,  a,  a,
         a, -a,  a,

        -a, -a,  a,
        -a,  a,  a,
         a,  a,  a,

        //up face
        -a,  a, -a,
         a,  a, -a,
         a,  a,  a,

        -a,  a, -a,
         a,  a,  a,
        -a,  a,  a,

        //down face
        -a, -a, -a,
         a, -a,  a,
         a, -a, -a,

        -a, -a, -a,
        -a, -a,  a,
         a, -a,  a,

         //right face
         a, -a, -a,
         a, -a,  a,
         a,  a,  a,

         a, -a, -a,
         a,  a,  a,
         a,  a, -a,

         //left face
         -a, -a, -a,
         -a,  a,  a,
         -a, -a,  a,

         -a, -a, -a,
         -a,  a, -a,
         -a,  a,  a,
    };

这些是我脸部的假定颜色：

float face_colors[nFaces * dim] =
{
    1,0,0, //front RED
    1,1,1, //back  WHITE
    0,0,1, //up    BLUE
    0,1,1, //down  SKY BLUE
    0,1,0, //right GREEN
    1,1,0, //left  YELLOW
};

正如您从评论中看到的，我使用术语“上”、“下”、“左”、“右”等。这些词的含义是：我们假设我们正在从世界坐标中的位置（例如，(0, 0, -3a)）查看立方体。现在，据我了解，我的立方体的正面是逆时针缠绕的（也就是说，如果我们从立方体外部的任何位置观察立方体，并枚举我们看到的三角形中的顶点，我们将得到逆时针缠绕） 。

所以，我需要 1. 启用剔除。 2. 说逆时针方向是正面 3. 剔除背面。这是代码：

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_CULL_FACE);
glFrontFace(GL_CCW);
glCullFace(GL_BACK);

我的投影矩阵是透视投影矩阵，而 modelView 矩阵只是一个 LookAt 矩阵。它们作为制服提供给顶点着色器。

ProjectionMatrix = glm::perspective(45.0f, (float)w/h, 0.1f, 100.0f);
glm::vec3 center(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glm::vec3 eye(1.0f, 2.0f, -3.0f);
glm::vec3 up(0.0f, 1.0f, 0.0f);
ModelViewMatrix = glm::lookAt(eye, center, up);
glUniformMatrix4fv(locP, 1, false, glm::value_ptr(ProjectionMatrix));
glUniformMatrix4fv(locMV, 1, false, glm::value_ptr(ModelViewMatrix));

我的顶点着色器定义如下：

#version 400
layout(location = 0) in vec4 vVertex;
layout(location = 1) in vec4 vColor;
uniform mat4 P;
uniform mat4 MV;
out vec4 vFragColor;
void main(void)
{
   vFragColor = vColor;
   gl_Position = P * MV * vVertex;
}

我的片段着色器很简单 - 它只是输出插值颜色。

现在...这是我得到的输出：

如果我更改 glFrontFace(GL_CCW); 更改为 glFrontFace(GL_CW);，或者将 glCullFace(GL_BACK) 更改为glCullFace(GL_FRONT)，我得到了预期的（至少比前一个更预期，请参阅第二和第三个问题）渲染：

我在这里看到三个问题，每个问题都在一个问题中进行了描述：

实际问题：

问题1： 为什么缠绕与我的意图相反？我没有逆时针缠绕正面的顶点吗？
Q2 为什么我的“左”脸和“右”脸交换了位置？左脸应该是黄色，右脸是绿色，而不是相反！我的转变出了什么问题？
Q3 我的变换有问题，因为我的眼睛向量的 x 坐标是正数，这意味着我实际上应该看到右侧的一点，而不是右侧的一点左边！

我一起问这些问题是因为我认为它们都是相互关联的，并且可能与我所缺少的一些非常基本的东西有关。非常感谢您花时间澄清这些事情。

Answer 1

默认情况下，OpenGL 采用右手坐标系，即正 Z 轴指向屏幕外。您的立方体顶点位置表明您假设使用左手坐标系。然而，如果您将这些值放入 RHS，那么您的 LHS 逆时针坐标将变为顺时针 (1)，一个轴上的面交换位置 (2)，并且您假设的眼睛变换将进入相反方向 (3)。