无论是游戏还是VR，三维世界总免不了与用户的交互。而这其中常也免不了“用户对场景中物件的选择（也就是，拾取）”这种需求。OpenGL本身就内置有一套拾取机制，这次就乱弹一下吧。（乱弹不少了哦~）——ZwqXin.com

OpenGL内置的拾取方法，应该是第三次要接触了。头次是课程作业，套例子糊里糊涂弄成功了；第二次是去年9月，做一个DEMO，实现起来终于遇到了诸多麻烦，好不容易通过艰辛调试得到了正确的结果，相关代码被我供奉捧信至今，但其实也不算真正理解了这套机制。这次则是跟老师做的一个项目需要，虽说把之前的代码弄进来这个选取逻辑就差不多了，但我觉得嘛，还是趁机作一次更深入的了解吧。

本文来源于 ZwqXin (http://www.zwqxin.cn/), 转载请注明
      原文地址：http://www.zwqxin.cn/archives/opengl/opengl-picking-what.html

假设用户是通过鼠标左键单击来选择场景物件的。先说说一般游戏引擎里的“射线检测”实现思路，也就是在用户拾取物件，点击渲染窗口（屏幕）上的相应的某一点的时候，激发一条从相机位置（眼睛）过该点的射线，这条射线反映在世界空间中，就是“穿过”视像平面发射到三维世界空间的光束。根据三维投影的知识（小孔成像原理）可知，该光速必然可以“射中”用户所点击处的物件，问题转化为线面相交检测——检测通过则意味着“射中”该面所属的三维物件。

1.名字标识

这“射线检测”比较好理解。好吧，请先认为OpenGL也遵循这种机制（可不要先入为主哦，后面或许会否定这个假设的），那么，从工序的后端往前看，要解决些什么问题呢？恩，三维物件知道自己身体某一部分的面被一条线叉中了，但它怎么通知应用程序“我被叉叉了”呢？简单的就是给上头打报告，报告内容首项写上自己的姓名。好吧，在三维世界里允许长一个样的但不允许有同样的识别码，换言之，你最好给场景中每样你在意的物件分配一个唯一的ID，好在它们打报告的时候不会弄混。于是，在这层意义上，ID就是名字。

OpenGL拾取机制觉得ID这太俗了，于是用名字（Name）来唯一表示每个可拾取物件。但是我们作为应用者就该记住，这里的Name就是ID，即使它真是一个名字"Allan"，那背后肯定也有这么一句"#define Allan 13"之类的。OpenGL拾取的名字机制也就是ID机制。当然，它里面没有什么排斥不唯一性的，但你让两个物件拥有相同Name的时候，你起码得知道自己在干嘛（是为了实现某些奇怪的效果吧，略谈~）。

2.名字栈机制

上头....不，应用程序怎么储存这些资料呢？啊，先说说应用程序怎么与那些被射中而打受伤报告的物件沟通吧，它怎么拿到报告呢？答案是名字栈。

在OpenGL内部，有一种叫做HIT Record[击中记录]的数据，保存在一个特别的自设定缓存区——Select Buffer[选择缓存]里。我们可以通过以下这个函数来设定SelectBuffer，给予一个已经分配好空间的INT数组作为参数（数组指针和具体大小）：

glSelectBuffer (GLsizei size, GLuint *buffer);

至于我们到底应该给它多大的空间，下面讲述HIT Record数据结构的时候你就明白了。记住，HIT Record数据的填充是应用程序（上头）的任务，在拾取过程中我们无必要对它动手脚。我们更应该关心的是之前所说的沟通问题。首先看看几个分配Name(名字)的函数：

//初始化名字栈void  glInitNames ();//向名字栈压入名字(ID)void glPushName(GLuint name); //从名字栈弹出名字(ID)void glPopName();//直接把名字(ID)放在栈头位置上void glLoadName(GLunit name); //相当于：//glPopName();//glPushName(name);

一般来说，栈这种数据结构，是一种前入前出的形式。因此一般也只允许访问栈首元素。现在不妨就假设场景中有三个物件好了，回头看看假设的OpenGL选择拾取逻辑：用户没有点击屏幕的时候一切如常，一旦用户进行了点选则触发拾取逻辑——在这里，我们给每个物件分配一个临时的名字（如前述，相当于ID）：

const int OBJECT1 = 1;const int OBJECT2 = 2;const int OBJECT3 = 3;//渲染待选择物件的函数void RenderObjects(GLeum renderMode){  if( renderMode == GL_SELECT )  //选择模式  {     glPushName(OBJECT1);     RenderObject1();     glPopName();     glPushName(OBJECT2);     RenderObject2();     glPopName();     glPushName(OBJECT3);     RenderObject3();     glPopName();    RenderOtherRelated();  }  else   // ( renderMode == GL_RENDER ) 即正常渲染模式  {     RenderObject1();     RenderObject2();     RenderObject3();     RenderOtherRelated();   }}

我们用一个renderMode枚举值来分开两种逻辑，即选择模式和正常渲染模式，事实上这是必须的，后面会详述。在选择模式下，分配名字。诶？先PUSH后POP，那不是在栈头压一个然后又弹出，然后再压再弹，等于什么都没有？嘿，这种无意义的事情谁也不会干啦，关键是中间夹着的渲染过程，后面等全部代码亮出后你就能理解了。

这里你要明白这种用名字栈分配名字的做法——它沟通了该名字所代表物件与应用程序内部的HIT Record。当某物件被“拾取”（被光束射中）的时候，对应的名字和相关信息便会被提交给HIT Record，存储在SelectBuffer里面。相关信息包括该物件离光束发射处（相机/眼睛）最近的点的深度值和最远的点的深度值等等，以下反映了当一个物件被拾取后，名字栈机制向HIT Record发送的信息(然后HIT Record把此信息存入SelectBuffer)：

上述为一般式，因为一个物件可以配两个或多个名字(这是可能用于某些特殊应用的,在参考文章Picking - LightHouse里提到,有兴趣的可以去看看)。更一般的应用，如上述例子，则会产生如下信息：

例子代码中共会产生1条，2条，或3条这样的记录（第一项都是一样的，为1，因为它们的名字唯一），因为用户这一次点击啊，可能就击中了3个物件中的其中一个，也可能一次过击中两个或三个（如果物件靠得近，或者视点离物件很远导致物件在屏幕上显得距离近）。如果是一次多条记录的话，它们会按检测顺序（例子中即是渲染顺序）依次紧跟着存入SelectBuffer里。这样就完了吗？还没呢！还有可能出现第4条记录会发送到HIT Record上（或者单独发送或者一同）：

没错，它就是RenderOtherRelated()所代表的物件。从上面的记录也可看出，显然我们没有给它分配名字，但它确实参与了拾取过程（更准确地说，因为它也在renderMode == GL_SELECT 这个选择项里）。为什么允许这样的情况出现呢？根据参考文章Picking - LightHouse所说，譬如我们遇上了这种情况：场景由多个房间组成（并且不进行场景划分），每个房间里有不少魔法石待玩家拾取。那么如果我们单单就让这些魔法石都在选择模式里分配名字，然后拾取，“射线光束”就很容易穿过墙壁，“不小心地”把隔壁房间的魔法石给捡了- -。如果墙壁也作为待拾取物，则射线在碰到墙壁的时候就停止了，但是墙壁没有分配名字，因此只有一条首项为0的记录被发送，这样很好，后期判断处理很简捷。但是缺点是……

缺点是它只有三项。同样，具有两个名字的物件的HIT Record记录有五项，然后拥有多个名字的物件则是更多项……问题在于我们在SelectBuffer里读取的时候怎么办呢？（譬如一次拾取过程中获得含几条记录的HIT Record，读取各名字来确定物件时。）我们最怕不规则的数组……

那么，用glSelectBuffer设定SelectBuffer的时候，你现在应该知道了，其大小应该根据你认为一次点选可能击中的物件数的最大值，结合那些在GL_SELECT下的三项，多项的非正常物件数来决定。

本篇最后说一下那两个深度值：

1. 它们是物件对应Z-BUFFER中的深度值，乘以2^32 -1后取整而得到；

2. 它们的值不是线性连续的，因为Z-BUFFER中的深度值本来就不是线性连续的（倒是它们的倒数是线性连续的，并符合插值规则，具体的自己去找本3D图形学数学原理的书看去~）

3.它们是在投影变换之后得到的，经过的视截体裁减过程（what? ），因此针对的是物件在视锥体内的部分的离眼最近最远点，而不一定就是实际世界空间中完整物件的最近最远点。

好了，接下来的事项我留在了下篇日志中：乱弹OpenGL 选择- 拾取机制Ⅱ

那么，开头的假设——OpenGL拾取机制基于射线检测——哈，是错的。的确它们有相同处，至少目前探讨的名字栈机制与这个假设是否成立没有半点关系。注意，在真正的OpenGL拾取机制中，从相机（眼睛）发出的不是光束射线，而是“目光”~！

呃……呃，哼，哼……嘛，诸君！请留意下篇：乱弹OpenGL 选择- 拾取机制Ⅱ

本文来源于 ZwqXin (http://www.zwqxin.cn/), 转载请注明
      原文地址：http://www.zwqxin.cn/archives/opengl/opengl-picking-what.html