libGDX - 透视相机和视野

Question

我不太理解libGDX透视相机的视野（或者我的计算有误）。

我想画一个盒子（例如800像素宽，480像素高和20像素深）。该盒子位于x轴和y轴之间（换句话说：在x轴上的宽度和y轴上的高度）。现在我想站在盒子后面的x轴上（相机位置），并以这样的方式朝向，以便我在屏幕最右边看到盒子。 我画了一些草图：

在最后一张草图中，盒子在视野的右侧。

此外，盒子的高度必须恰好适合屏幕。换句话说：盒子的顶部边缘必须在屏幕顶部，盒子的底部边缘必须在屏幕底部。 以下是一些代码和计算，以实现此目的：

public class Box implements ApplicationListener {

public PerspectiveCamera camera;
public float SCREEN_WIDTH;   
public float SCREEN_HEIGHT; 

@Override
public void create() {
    SCREEN_WIDTH = Gdx.graphics.getWidth(); // 800px
    SCREEN_HEIGHT = Gdx.graphics.getHeight(); // 480px

    // Create camera (90°) and set position
    camera = new PerspectiveCamera(90f, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
    camera.position.set(SCREEN_WIDTH + SCREEN_HEIGHT/2, SCREEN_HEIGHT/2, 0f);
    camera.lookAt(0f, SCREEN_HEIGHT/2, 0f);
    camera.near = 1;
    camera.far = 2 * SCREEN_WIDTH;
    camera.update();
}

@Override
public void render() {
    Gdx.gl.glClearColor(Color.WHITE.r, Color.WHITE.g, Color.WHITE.b, Color.WHITE.a);
    Gdx.gl.glClear(GL20.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); 

    // Build the box - width is screenwidth and height is screenheight - one corner in origin
    ModelBuilder modelBuilder = new ModelBuilder(); 
    modelBuilder.begin();
    MeshPartBuilder mpb = modelBuilder.part("ID", GL20.GL_TRIANGLES, Usage.Position | Usage.Normal,
            new Material(ColorAttribute.createDiffuse(Color.GREEN)));
    // bottom left corner of the box should be in (0,0,0)
    mpb.box(SCREEN_WIDTH/2, SCREEN_HEIGHT/2, -10f, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, 20f);
    Model model = modelBuilder.end();
    ModelInstance instance = new ModelInstance(model);

    // Build some light
    Environment environment = new Environment();
    environment.set(new ColorAttribute(ColorAttribute.AmbientLight, 0.4f, 0.4f, 0.4f, 1f));
    environment.add(new DirectionalLight().set(0.8f, 0.8f, 0.8f, -1f, -0.8f, -0.2f));

    // Draw the box
    ModelBatch modelBatch = new ModelBatch();
    modelBatch.begin(camera);
    modelBatch.render(instance, environment);
    modelBatch.end();
}
}

为了使盒子高度适应屏幕,我必须向后退 SCREEN_HEIGHT/2, 因为 x = SCREEN_HEIGHT/2 / tan(45°) = SCREEN_HEIGHT/2 / 1 = SCREEN_HEIGHT/2,所以我在位置设置时将这个长度加到了x分量上。

代码代表草图2并给出正确的屏幕截图:

要实现草图3，我必须将视野左旋约45度。但是在这种情况下，我必须稍微往后退一点，因为视野的两侧比中心线长。我画了两张手绘草图:

其中 h = SCREEN_HEIGHT。首先，我必须计算出x。x = h/2 / sin(45°) = h/sqrt(2)。现在，我必须向后退x的长度，并朝一个新的方向看（从盒子的左侧向左旋转45度）。要计算我会看到哪个点，我在这个草图上计算y的长度:

y = sin(45°) * h/2 = h * sqrt(2)/4。因此，该点例如为 (SCREEN_WIDTH + (x-y), SCREEN_HEIGHT/2, y)。现在我改变代码中的位置和观察点。

public void create() {
    SCREEN_WIDTH = Gdx.graphics.getWidth(); // 800px
    SCREEN_HEIGHT = Gdx.graphics.getHeight(); // 480px

    // Create camera (90°) and set position
    camera = new PerspectiveCamera(90f, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);
    float x = (float) (SCREEN_HEIGHT / Math.sqrt(2));
    float y = (float) (SCREEN_HEIGHT * Math.sqrt(2)/4f);
    camera.position.set(SCREEN_WIDTH + x, SCREEN_HEIGHT/2, 0f);
    camera.lookAt(SCREEN_WIDTH + x - y, SCREEN_HEIGHT/2, y);
    camera.near = 1;
    camera.far = 2 * SCREEN_WIDTH;
    camera.update();
}

我看到了这个屏幕：

但是盒子不在最右边 :(

所以现在的问题是：错在哪里？是我的视野范围或计算有误吗？

祝好！

- Namenlos

Answer 1

你对 PerspectiveCamera 的理解有些偏差，特别是它如何处理第二个(viewportWidth)和第三个(viewportHeight)参数。

PerspectiveCamera 对它们唯一要做的就是获取纵横比并使用它来设置 projectionMatrix。有关它使用的具体代码，请参见 this line 计算纵横比以及 this method 设置 projectionMatrix。

现在，所有的一切都很好，但你还需要进行数学计算来处理宽高比问题，而重复计算会导致相机再次拉伸。解决方案非常简单，要么重新计算数学公式以不调整宽高比，要么替换掉原有的代码。

camera = new PerspectiveCamera(90f, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT);

使用

camera = new PerspectiveCamera(90f, 1, 1);

让libgdx计算的宽高比为1。

我不太擅长正弦和余弦，所以不能提供第一个选项的解决方案，但是您似乎没有遇到任何困难的数学问题。

- Mim