透视投影 - 我如何投影“相机”后面的点？

Question

我正在用 Java 编写自己的软件光栅化器，但遇到了一些麻烦...请看一下示例图像：

Image

这个示例只是在平面上绘制简单的方形网格。一切正常，直到我将相机移动得足够近以使某些点移动到它后面。之后，它们不再正确投影，如​​您所见（垂直线 - 应该在相机后面的点被投影在屏幕顶部）。

我的变换矩阵和向量与 DirectX 使用的相同（PerspectiveFovLH 用于投影，LookAtLH 用于相机）。

我正在使用以下变换方法来投影 3D 点：

1. 要转换的 3D 矢量已创建。
2. 向量乘以 ViewProjection 矩阵。

3. 之后，使用以下方法将点转换为屏幕：

   // 'vector' is input vector in projection space
   // projection to screen
   double vX = vector.x / vector.z;        
   double vY = vector.y / vector.z;
   
   //translate
   //surfaceW is width and surfaceH is height of the rendering window.
   vX = (( vX + 1.0f) / 2.0f) * surfaceW;
   vY = ((-vY + 1.0f) / 2.0f) * surfaceH;
   
   return new Vector3(vX, vY, vector.z);
   

正如我之前所说，它可以正常工作，直到点移动到相机后面。事实是，我可以确定该点何时位于相机后面（通过在最终变换后测试它的 Z 值），但由于我正在绘制线条和其他基于线条的对象，所以我不能跳过那个点。

然后我尝试根据 MSDN 上的Direct3D 转换管道文章设置我的转换管道。

不幸的是，我也没有任何运气（相同的结果），所以任何帮助将不胜感激，因为我有点卡在这个问题上。

谢谢。

最好的问候， 亚历克斯

Answer 1

您需要将线与 3d 空间中的前剪切平面相交并截断该线，以便仅绘制可见的线段：

             |
             |
             |
x------------+-----------o
             |
             |
             |   * - camera
             |
             |
             |
       clipping plane

你有一条线xo，其中x在剪切平面前面，o在它后面。将此线与剪裁平面相交以生成点+。您知道x 和o 中的哪一个是可见的，因此请在x 和+ 之间画一条线。

这样您就不会投影相机后面的点。