Directx中的坐标变换
(1)世界变换和世界坐标系:物体在三维空间的运动和变形过程称为世界变换,如平移、旋转、缩放等。物体在其中运动的三维空间称为世界空间,它的三维坐标系表示称为世界坐标系,物体顶点在世界坐标系里的坐标变换称为世界变换。
(2)取景变换和观察坐标系:把图形显示想象成摄像过程,取景变换就像摄像机中摄像机的摆放一样,在三维图形显示中,需要设置一个虚拟摄像机,屏幕显示的图形就是虚拟摄像机拍摄在胶片上的景物。以摄像机位置为参考原点,摄像机观察的方向为坐标轴,建立的坐标系称为观察坐标系,物体在观察坐标系中的相对坐标称为观察坐标,顶点从世界坐标到观察坐标的转换称为取景变换。
(3)投影坐标和投影坐标系:物体从世界坐标描述转换到观察坐标后,可将三维物体投影到二维表面上,即投影到虚拟摄像机的胶片上,这个过程就是投影变换。以胶片中心为参考原点的空间坐标系称为投影坐标系,物体在投影坐标系中的坐标称为投影坐标。
(4)视区变换和屏幕坐标系:物体在投影坐标系中的表示为浮点坐标,通过定义屏幕显示区域(一般为显示窗口大小),将浮点坐标转化为像素坐标的过程称为视区变换,该像素坐标值称为屏幕坐标。例如,如果定义视区大小为宽640像素、高480像素,那么投影坐标(1.0f, 0.5f)经过视区变换后的屏幕坐标为(640, 240),如果定义视区大小为宽1024像素、高800像素,经过视区变换后的屏幕坐标为(1204,
400)。
取景变换其实就是设置摄像机,当设置完摄像机以后,其它就已经确定了在世界坐标系中,我们能看到哪个方向上的物体,但要做实际显示,一来不可能把所有这些物体全显示,因为模拟人能看到的角度和远近都有限,所以肯定有所裁剪,并且现在显示都是 2D 显示器,肯定也要模拟视觉效果,所以就有了投影变化,投影变化可以其实就是把
3D 减为 2D,并且模拟人的视觉效果对摄像机所观察的方向进行裁剪(投影变化是建立在视图变化的基础上的),所以投影时需要设置视角范围,最远观察距离,最近观察距离,最后可以选择正交投影,还是接近人类视觉的透视投影,来对看到的物体进行 2D 化显示,最后达到最终效果,相当于在整个渲染管线中,视图矩阵相当于确定了方向,投影矩阵确定了在这个方向上的所要运算的顶点的范围,共同完成从顶点缓冲到最后呈现为 2D 图像的工作。