c++ - Direct3D 发现 2D 屏幕坐标有效，但在受到压力时出现镜像故障

Question

我有这个函数可以从 3D 坐标位置获取 2D 像素位置。 x y z 是预变换坐标(1 到 -1)。这是一个模型 View 架构，相机永久位于 -3.5,0,0，看着 0,0,0，而对象/场景坐标通过水平 xz 旋转和垂直 y 旋转等进行转换以产生最终帧。

此函数主要用于在 3D 场景上叠加 2D 文本。 2D 文本相对于 3D 底层场景的位置。

void My3D::Get2Dfrom3Dx(float x, float y, float z, float* psx, float* psy)  {

    XMVECTOR xmScreenCoord = XMLoadFloat3( (XMFLOAT3*) &screenCoord);
    XMMATRIX xmWorldViewProjection = XMLoadFloat4x4( (XMFLOAT4X4*) &m_WorldViewProjection);
    XMVECTOR result = XMVector3TransformCoord( xmScreenCoord, xmWorldViewProjection);
    XMStoreFloat3( (XMFLOAT3*) &screenCoord, result);

    screenCoord.x = ((screenCoord.x + 1.0f) / 2.0f) * m_nCurrWidth;
    screenCoord.y = ((-screenCoord.y + 1.0f) / 2.0f) * m_nCurrHeight;

*psx = screenCoord.x;
*psy = screenCoord.y; }

当场景完全/大部分可见时(眼距在 -4 和 -1.5 之间)，此功能非常有效。

我有一个烦人的问题，文本显示在不应该出现的 3D 位置的镜像中。例如，当我从下方(物体下方向上 60 度以上)查看图像并进行缩放(将眼点位置移动到更接近 -.5,0,0 时)会发生这种情况。文本不应该是可见的，因为它应该在眼睛后面(注意 eyeat 没有超过 0,0,0，这真的会弄乱图像)，但是上面的函数以某种方式导致计算出的屏幕 x y 坐标在不应该显示的情况下显示在视口(viewport)中。

我似乎认为有一个简单的解决方案可以解决这个副作用，但找不到。希望有人以前见过这个 2d 镜像问题/效果，并且知道简单的调整。

我意识到我可以沿着更复杂的路径确定 View vector 是否与目标点相反并以这种方式进行过滤，但我似乎认为应该有一个更简单的解决方案。

同样，当世界围绕它发生变化时，摄像机始终位于 -3.5, 0, 0 线上，也就是说 -.5,0,0。

Answer 1

问题在于投影的工作方式。基本上，透视投影会将 x 和 y 坐标除以 z 坐标。这就是您获得透视效果的方式，即距离较远的事物(较大的 z 坐标)在屏幕上显得较小。这种透视划分的一个问题是(简化)它不能正确处理相机后面的东西。相机后面的东西将具有负 z 坐标。当您将 x 和 y 除以负值时，您的点将反射(reflect)在原点周围。这正是您所看到的。由于位于相机后面的东西无论如何都不会可见，因此解决此问题的一种方法是在除以 z 之前简单地剪切所有几何体，这样所有具有负 z 值的东西都被切断并移除。

我假设此处代码中的除法发生在 XMVector3TransformCoord() 内部。正如您自己所注意到的，在有问题的情况下无论如何都不应该看到文本。所以我建议你简单地检查一下文本是否在相机后面，如果是的话不要渲染它。这样做的一种方法是简单地检查使用 xmWorldViewProjection 矩阵转换世界空间位置的结果，并且仅当它恰好在相机前面时才继续。 xmScreenCoord 保存点的齐次裁剪空间坐标。如果 xmScreenCoord 的 z 坐标大于零，则该点将位于相机前方。所以我猜你想做类似的事情

if (XMVectorGetZ(xmScreenCoord) > 0)
{
    …
}

由于以下评论中的讨论而引起的旁注:当人们想要解决涉及屏幕上物体投影的问题时，通常可以通过将问题转化为对偶并直接在投影空间中工作来避免显式计算投影在齐次坐标上。由于您的问题是关于在屏幕上以 2D 形式放置文本，但是，我认为这不是一个选项。您可以将用于绘制文本的几何图形直接放置在裁剪空间中。您将重新开始计算要附加 2D 文本的 3D 点的剪辑空间坐标(通过将它们与 m_WorldViewProjection 相乘但不除以 w)。然后，您可以通过简单地从该点偏移 x 和 y 坐标来生成用于绘制文本的几何图形的齐次坐标，以获得四边形或任何您需要构建的角点。如果您随后还通过该点的 w 坐标缩放四边形的大小，您将在该位置得到一个四边形，该位置在屏幕上始终投影为相同大小(因为与 w 的预乘有效地抵消了投影)。但是，您实际上所做的就是离开投影应用程序并必然裁剪到 GPU。如果你想渲染大量的四边形，这可能是一个可以考虑的选项，因为它可以完全在 GPU 上完成，例如，使用几何着色器。但是，如果您只有几个文本元素，那么跳过上面描述的在相机后面的文本元素的绘制会更简单，也可能更有效……