透视投影 - 如何投影相机后方的点？

Question

我正在使用Java编写自己的软件光栅化器，但遇到了一些问题...请看一下样例图像：

图像

这个样例只是在平面上绘制了一个简单的方格网。一切都很正常，直到我把相机移动到足够近的位置，使得某些点移动到它后面。之后，它们就不再被正确地投影了，就像你所看到的那样（垂直线 - 应该在相机后面的点被投影在屏幕顶部）。

我的变换矩阵和向量与DirectX使用的相同（透视投影使用PerspectiveFovLH，相机使用LookAtLH）。

我正在使用以下变换方法来投影3D点：

1. 3D vector to be transformed is created.
2. Vector is multiplied by ViewProjection matrix.

3. After that, point is transformed to screen using following method:

   // 'vector' is input vector in projection space
   // projection to screen
   double vX = vector.x / vector.z;        
   double vY = vector.y / vector.z;
   
   //translate
   //surfaceW is width and surfaceH is height of the rendering window.
   vX = (( vX + 1.0f) / 2.0f) * surfaceW;
   vY = ((-vY + 1.0f) / 2.0f) * surfaceH;
   
   return new Vector3(vX, vY, vector.z);
   

正如我之前所说的，直到点移动到相机后面才会出现问题。事实上，我可以通过测试其最终变换后的Z值来确定点是否在相机后面，但由于我正在绘制线条和其他基于线条的对象，因此不能跳过该点。

然后，我尝试根据MSDN上的《Direct3D变换管道》文章设置我的转换管道。

不幸的是，我也没有成功（结果相同），因此任何帮助都将不胜感激，因为我有些卡在这里了。

谢谢。

最好的问候， Alex

- Alex

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你是否正确设置了相机的前剪裁平面？并在渲染时考虑到它？ - ChrisF

我的 zNear 平面设置为 1，zFar 平面设置为 1000 单位。我尝试更改这些值，但问题仍然存在。有什么建议吗？ - Alex

我已经有一段时间没有做这样的事情了，但是在投影线之前，您需要执行与前裁剪平面的交集。 - ChrisF

Answer 1

你需要在三维空间中将该线与前裁剪平面相交，并截断该线段，以便只绘制可见的线段：

             |
             |
             |
x------------+-----------o
             |
             |
             |   * - camera
             |
             |
             |
       clipping plane

你有一条线段 xo ，其中 x 在剪裁平面的前面， o 在其后面。将该线段与剪裁平面相交，生成点 + 。你知道哪个点 x 和 o 是可见的，所以从 x 到 + 绘制一条线段。 < p>这样，您就不会投影出在相机后面的点。

- ChrisF

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谢谢。在透视变换之后，在剪辑空间中进行，透视除法之前（使用齐次坐标和w），这样做可以吗？ - Alex

@Alex 是的。我相当确定您可以在裁剪空间或甚至NDC中完成这个操作。 - Samie Bencherif