最近阅读《3D游戏编程大师技巧》,想要手动实现一遍固定渲染管线,作者在投影变换的部分费了颇多笔墨,但感觉该部分组织结构不是很清晰,花了不少功夫才搞懂,因此总结一下。 完成投影变换之后,视景体从一个平截头体(frustum)变换为一个边长为2的立方体:经过透视除法之后,将平截头体区域投影到一个立方体中,其中的几何体会产生相应的形变,造成近大远小的透视效果:
接下来要将该立方体中的所有几何体投影到二维视平面上,视平面上的投影区域为正方形,但是正常情况下视景体的宽高比大多为4:3,16:10等,因此对于y轴来讲(通常以x轴为基准),投影区域比实际要显示的区域大(高),如下图所示:
为了将一个长方形区域投影到正方形的视平面中,对于所有的y坐标都要乘以一个宽高比ra,相当于把y轴拉伸。如下图所示:左边虚线为视平面的大小,实线为实际应该看到的视野范围,为了得到一个x y坐标范围均为[-1,1]的投影,我们就需要将投影坐标按照图中箭头的方式拉伸,得到右边的视平面上的投影。
接下来将视平面上的顶点映射到屏幕坐标系中,对x,y轴进行拉伸,y坐标除以宽高比ar。通常来讲,屏幕坐标系的原点在左上角,y轴方向向下,也要进行相应的变换:
总结一下,先将矩形视野投影到方形的视平面中,然后将视平面变换到屏幕坐标系。 细细思考,上面的步骤中,y坐标先是乘以ar,然后又除以ar,发现其实完全可以省略归一化到方形视平面的步骤,将视景体的宽高比设置为与屏幕相同。直接从视景体投影到屏幕坐标系中,然后光栅化(如果不考虑z-buffer的话)。 这里的视平面就不再是上面步骤中视景体的near平面了,新的视平面大小与屏幕相当,新的视距d根据屏幕坐标系的长度和视野(fov)的正切计算得到:
从上图不难看出,实际上将视景体中的几何体放大到与屏幕坐标相应的大小,然后直接投影。
【笔记】投影坐标到屏幕坐标
最新推荐文章于 2024-12-27 15:14:38 发布