视口变换的矩阵求解
来源:互联网 发布:网络研修总结作业 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 16:08
视口变换在投影变换之后,投影变换是将viewing frustum(视景体)变换为一个cuboid(立方体),如下图
关于透视投影的矩阵求解,请参考透视投影详解
视口变换则是将这个cuboid中的物体变换到视口中,见下图
其中cuboid的坐标范围是
-1 ≤x≤1
-1 ≤y≤1
0 ≤z≤1
而viewport的坐标范围是
X ≤x≤X + Width
Y ≤y≤Y + Height
MinZ ≤z≤MaxZ
注:由上图知,视口的起点为(X,Y),宽高分别为Width和Height,x轴向右为正,y轴向下为正,y轴的方向与三维坐标正好相反。视口是一个2D平面,但是在viewport变换中,Z坐标也是跟着变换的,只是在这个图中没有体现。
先求变换矩阵的第一列
Cuboid中的左上角点(-1, 1, 0, 1)映射到viewport中的起点(X, Y, MinZ, 1),
Cuboid中的右上角点(1, 1, 0, 1)映射到viewport中的点(X+Width, Y, MinZ, 1),
假设变换矩阵的第一列为[x’, y’, z’, 1]T
根据矩阵乘法有
[-1, 1, 0, 1]* [x’, y’, z’, 1]T = X
[1, 1, 0, 1]* [x’, y’, z’, 1]T = X+Width
对应的两个方程为
-1*x’ + 1*y’ + 0*z’ + 1*w’ = X
1*x’ + 1*y’ + 0*z’ + 1*w’ = X+Width
解之得
x’ = Width/2
y’ = 0
z’ = 0
w’ = x + Width/2
再求第二列
列方程(这里省略了x’,z’,但结果不变,下同)
y’ + 1*w’=Y
-1*y’ + 1*w’=Y+Height
解之得
y’ = -Height/2
w’ = Y + Height/2
最后求第三列
列方程
0*z’ + 1*w’ = MinZ
1*z’ + 1*w’ = MaxZ
解之得
z’ = MaxZ – MinZ
w’ = MinZ
组合以上各列,得到视口变换矩阵
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