? 透視投影矩陣的推導(dǎo) ?
在游戲中或三維建模中,我們常常需要將三維世界中的點(diǎn)投影到二維屏幕上,這就需要用到透視投影矩陣。簡單來說,透視投影模擬了人類眼睛觀察物體的方式——遠(yuǎn)處的物體看起來更小,近處的物體則更大。
首先,我們需要定義一個(gè)視錐體(Frustum),它是三維空間中被觀察的區(qū)域。視錐體由四個(gè)裁剪平面組成:頂部(Top)、底部(Bottom)、左側(cè)(Left)和右側(cè)(Right)。此外,還有近裁剪面(Near Plane)和遠(yuǎn)裁剪面(Far Plane)。通過這些參數(shù),我們可以構(gòu)建一個(gè)透視投影矩陣。
接下來,我們將三維坐標(biāo)系中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備坐標(biāo)系(NDC)。這個(gè)過程涉及將點(diǎn)從視錐體映射到一個(gè)立方體中,使得所有可見點(diǎn)都在 [-1, 1] 范圍內(nèi)。這一步驟利用了齊次坐標(biāo)的性質(zhì),通過矩陣乘法完成。
最后,將結(jié)果除以 w 分量(透視除法),得到最終的二維屏幕坐標(biāo)。這樣,我們就完成了從三維到二維的完整投影過程!??
通過理解透視投影矩陣,我們可以更好地掌控虛擬世界的呈現(xiàn)方式,讓畫面更加真實(shí)自然。??
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