ฉันกำลังเรียนรู้ OpenGL และไม่สามารถหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ได้
หลังจากเมทริกซ์การฉายภาพถูกนำไปใช้กับพื้นที่มุมมองพื้นที่การดูเป็น "ปกติ" เพื่อให้จุดทั้งหมดอยู่ในช่วง [-1, 1] โดยทั่วไปจะเรียกว่า "ปริมาณมุมมองมาตรฐาน" หรือ "พิกัดอุปกรณ์ปกติ"
ในขณะที่ฉันได้พบแหล่งข้อมูลมากมายที่บอกฉันเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นฉันไม่เห็นอะไรเลยว่าทำไมมันถึงเกิดขึ้น
จุดประสงค์ของขั้นตอนนี้คืออะไร?
คำตอบ:
ที่สำคัญที่สุดคือมันจะแปลงคะแนนของคุณ (จุดยอด) จากพื้นที่โลก 3D เป็นพื้นที่หน้าจอ 2D
นั่นหมายความว่าหลังจากที่จุดยอดถูกคูณด้วยเมทริกซ์ X และ Y นี้ตำแหน่งบนหน้าจอ (ระหว่าง [-1, 1]) และ Z คือความลึก Z ใช้สำหรับบัฟเฟอร์ความลึกและระบุว่าจุดยอด (หรือส่วน) จากกล้องของคุณอยู่ใกล้ระนาบ
โปรเจคชั่นหมายความว่าจุดยอดที่อยู่ใกล้กับระนาบใกล้ยิ่งไกลจากกลางจอ -> สามเหลี่ยมใกล้กับกล้องมากขึ้นดูเหมือนว่าจะใหญ่กว่าที่อยู่ไกล และสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับมุมมองของคุณ - คุณกำลังป้อนมันในบางฟังก์ชั่น createProjectMatrix หรือ createFrustum มันทำงานได้ดีเมื่อใช้กรรไกรตัดขนาดของกล้อง frustum และ vertices ของคุณให้เป็นลูกบาศก์หน่วย ค่าที่มากกว่า 1 และน้อยกว่า -1 จะไม่ถูกแสดง
ยังคงรักษาอัตราส่วนพิกเซลเพื่อให้พิกเซลสามารถเป็น sqaure นั่นเป็นเรื่องง่าย มันแค่ตัดกล้อง frustum เช่นนี้: หน้าจอที่กว้างขึ้น -> เฉือนแนวตั้งและทางกลับกัน
คำตอบง่ายๆ:
มันกำหนดกล้อง frustum ของคุณและเป็นสิ่งที่ดี:
คำตอบนี้เป็นเวลานานหลังจากความจริง แต่เนื่องจากฉันพบนี้ใน google อาจจะยังคงช่วยใครบางคน ฉันแค่ต้องการชี้แจงว่า JasonD และ Notabene กำลังพูดอะไร: มันง่ายกว่ามากที่จะทำการคำนวณการตัด (คิดออกว่าคุณควรเห็นอะไรและคุณไม่ควรเห็นอะไรเพราะวิธีที่คุณมองอยู่ไกลแค่ไหน ect) .) แทนที่จะตรวจสอบว่าสิ่งต่าง ๆ ตัดกันระนาบบนขอบของมุมมอง frustum ของคุณคุณเพียงเปรียบเทียบ x, y, z ของทุกสิ่งกับ xMax, xMin, yMax, ect เนื่องจากคุณมีลูกบาศก์ มันซับซ้อนกว่านี้เล็กน้อยถ้าคุณต้องการมีเพียงบางส่วนที่จะแสดง แต่คณิตศาสตร์ก็ยังดีกว่าด้วยคิวบ์หน่วยมากกว่ากับ frustum
สองสิ่งที่ฉันพบว่าทำให้เข้าใจผิดในคำตอบอื่น ๆ :
- คุณไม่ได้ตัดด้านข้างออกจากมุมมอง frustum คุณกำลังแปรปรวนมันเป็นลูกบาศก์โดยใช้การแปลงเมทริกซ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน
- เราไม่ได้แปลงเป็นหน้าจอ 2D ด้วยขั้นตอนนี้ ขั้นตอนนี้ไม่จำเป็นต้องทำ ในทางทฤษฎีเราสามารถทำงานทั้งหมดของเราได้โดยไม่ต้องแปลง frustum เป็น cube ก่อนซึ่งจะเป็นสัญชาตญาณที่ใช้งานง่ายขึ้น แต่คณิตศาสตร์ยากขึ้น แต่กราฟิคนั้นเกี่ยวกับการคำนวณที่รวดเร็วมากเนื่องจากมีการคำนวณจำนวนมากต่อวินาทีสำหรับเกมเฉลี่ย / อะไรก็ตาม
รายละเอียดเพิ่มเติม: ไม่จำเป็นต้องเป็นหน่วยลูกบาศก์ที่เราแปลงไปมันแค่ต้องเป็นกล่องสี่เหลี่ยมสำหรับการคำนวณค่าสูงสุดขั้นต่ำของเราในการคำนวณ ในความเป็นจริงในชั้นเรียนเราใช้กล่องที่กล้องหันแกน z ลง z ไปจาก 0 ถึง 1, x เปลี่ยนจาก -1 เป็น 1 และ y เพิ่มจาก -1 เป็น 1 โดยทั่วไปในคณิตศาสตร์ 1, 0, และ -1 เป็นตัวเลขที่ดีสำหรับการคำนวณง่ายขึ้นฉันคิดว่านั่นเป็นสาเหตุที่เราไม่ไปจาก -100 ถึง 100 หรืออะไรทำนองนั้น
TLDR: มันทำให้การตัดง่ายขึ้น
แก้ไข: bobobobo มีส่วนสำคัญของมัน โดยทั่วไปแล้วทุกอย่างเป็นรูปสามเหลี่ยม: D
ที่มา: การเรียนกราฟิกมหาวิทยาลัย
ฉันเชื่อว่าเป็นเพราะ OpenGL ไม่สามารถตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับวิธีการแสดงภาพ (อัตราส่วนภาพหรือความละเอียดรายละเอียดฮาร์ดแวร์ ฯลฯ ) มันแสดงผลและภาพในรูปแบบกลางซึ่งระบบปฏิบัติการหรือไดรเวอร์หรืออะไรก็ตามที่ปรับขนาดให้เป็นความละเอียด / ขนาดที่ถูกต้อง
ฉันทราบคำตอบที่ได้รับการยอมรับแล้ว แต่โดยทั่วไปแล้วมันมีประโยชน์สำหรับการตัดให้มุมมอง frustum เปลี่ยนเป็นลูกบาศก์หน่วย
ฉันก็สงสัยเช่นกัน มีสองสิ่งที่ควรพิจารณา
อันดับแรกใช่ทุกอย่างในโลกจะถูกแปลงเป็นลูกบาศก์หน่วยนั้น [-1,1] อยู่กึ่งกลางแหล่งกำเนิด หากบางสิ่งไม่อยู่ในคิวบ์หน่วยนั้นจะไม่ปรากฏขึ้น
สิ่งที่ดีเกี่ยวกับเรื่องนี้คือตอนนี้คุณสามารถเลือกรูปสามเหลี่ยมได้ง่ายๆ (หากจุดยอดทั้งสามของสามเหลี่ยมมีx > 1หรือx < -1ว่าสามเหลี่ยมนั้นสามารถเลือกได้)
ฉันอยากจะแนะนำให้ตรวจสอบบทเรียนเกี่ยวกับเมทริกซ์มุมมองการฉายใน Scratchapixel
มันอธิบายได้อย่างชัดเจนว่าทำไมการบิดพื้นที่ frustum ของมุมมองไปยังหน่วย cube ทำไม? เป็นหลักเนื่องจากกระบวนการของการฉายจุด 3 มิติบนผืนผ้าใบที่เกี่ยวข้องกับการแปลงพื้นที่ NDC ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีการแมปจุดบนหน้าจอใหม่ในช่วง [-1,1] (สมมติว่าหน้าจอเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส) ทีนี้เราก็ทำการแมปจุดพิกัด Z เข้ากับช่วง [0,1] (หรือบางครั้ง [-1,1]) ดังนั้นในที่สุดคุณก็จบลงด้วยลูกบาศก์ ความจริงก็คือเมื่อมีคะแนนอยู่ในคิวบ์มันง่ายกว่าที่จะประมวลผลพวกเขากว่าเมื่อพวกเขาถูกกำหนดในมุมมอง frustrum (ซึ่งเป็นพื้นที่แปลกประหลาดปิรามิดที่ถูกตัดทอน) อีกเหตุผลหนึ่งก็คือมันทำให้เกิดการแปลงโปรเจคทุกประเภทที่คุณสามารถจินตนาการได้ใน CG ไปยังพื้นที่เดียวกัน (หน่วยลูกบาศก์ของสิ่ง) ดังนั้นไม่ว่าคุณจะใช้เปอร์สเปคทีฟหรือการฉายภาพ orthographic
แม้ว่าบางทีคุณอาจให้ความสนใจกับสาเหตุมากเกินไป คิวบ์หน่วยเป็นเพียงผลของกระบวนการทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องหรือใช้ในการโปรเจ็กต์จุดยอดบนหน้าจอจากนั้นทำการแมปพิกัดของพวกมันไปยังพื้นที่แรสเตอร์