OpenGL：坐标系

局部空间（Local Space）

模型自己的空间。顶点数据的原始坐标值（比如.obj文件里定义的顶点），是基于模型原点定义的。

• 目的：独立于场景定义模型本身的形状。
• 范围：无固定范围

世界空间（World Space）

所有物体共同存在的统一空间。世界坐标系定义了整个场景的原点(0,0,0)和方向。

• 变换：可以通过 模型矩阵（Model Matrix） 将模型从局部空间转换到世界空间，这个矩阵负责模型的平移、旋转、缩放操作。将模型放置在场景的正确位置和姿态。
• 目的： 统一不同物体的空间参考系，确定物体间的位置关系。
• 变换公式：世界坐标 = ModelMatrix * Local坐标

观察空间（View Space）

以摄像机/眼睛为中心的坐标系！这是从摄像机的视角看到的场景。所有的物体坐标都被转换到摄像机作为坐标系原点的空间中。

• 变换：通过观察矩阵 / 视图矩阵（View Matrix） 将场景原点移动到摄像机位置原点（平移），然后旋转场景使得摄像机视线指向目标方向。
  • 这个矩阵定义了 摄像机的摆放位置 (eye)、朝向点 (target) 和 顶部朝向 (up)。
  • 等价于将摄像机从其"本地"空间移动到世界空间并朝向正确的操作取逆。
  • 将世界坐标转换为观察坐标
• 原点：摄像机的位置
• 坐标系
  • Z轴: (负的视线方向)！ 重要：在观察坐标系中，Z轴通常指向屏幕里（远离摄像机/眼睛） ，是look = glm::normalize(eye - target)
  • X轴: (right方向) - 顶部向量与视线方向交叉积取单位：right = glm::normalize(glm::cross(up, look));
  • Y轴: (up方向) - 取up向量的正交单位：up = glm::normalize(glm::cross(look, right));或直接使用用户定义的近似向上向量并确保与look和right构成正交系。
  • OpenGL 经典坐标系中：坐标原点是摄像机位置，+X轴向右，+Y轴向上，-Z轴从屏幕指向你（视线方向指向屏幕内部）。
• 变换公式： `视口坐标 = ViewMatrix * World坐标 = (V * M) * Local坐标```

透视空间（Perspective Space）或 裁剪空间（Clip Space）

顶点经过 投影变换 后的坐标位于一个标准设备空间中。这是一个齐次裁剪空间 (-w <= x,y,z <= w)。

• 变换：通过投影矩阵（Projection Matrix）
  • 正交投影: 平行光，无“近大远小”。适用界面GUI、CAD。
  • 透视投影: 具有强烈的深度感（“近大远小”）。模拟真实眼睛视野。 最常用！它用一个视锥体定义有效区域(一个金字塔截锥体)。矩阵基于近裁剪面 (near)、远裁剪面(far)、垂直视场角 (fov)、纵横比 (aspect ratio) 计算而得。
  • 将视锥体变换为立方体空间 ([-1,1], [-1,1], [-1,1])。
  • 重要功能：进行视锥体裁剪
• 目的：
  • 定义可见范围：仅保留视锥体内的物体。
  • 简化后面深度比较（标准化深度值）。
  • 产生透视效果（如果是透视投影）。
• 变换公式： 透视坐标 = ProjectionMatrix * View坐标 = (P * V * M) * Local坐标

标准化设备空间（NDC）

顶点坐标执行 透视除法，将裁剪坐标通过除以 w_c 得到 3D [−1,1] 范围内的坐标。

float x_ndc = x_c / w_c;
float y_ndc = y_c / w_c;   # Y轴方向
float z_ndc = z_c / w_c;   # 深度值在[-1,1]

透视除法是自动的，在顶点着色器输出后固定管线中执行。

目的：在独立于设备的分辨率中统一表达位置和深度。
特点：只保留在x∈[-1,1]及y∈[-1,1]区间内的点。