Direct3D 发现 2D 屏幕坐标有效，但在受到压力时出现镜像故障

Question

我有这个函数可以从 3D 坐标位置获取 2D 像素位置。 x y z 是预变换坐标（1 到 -1）。这是一个模型视图架构，相机永久位于 -3.5,0,0，看着 0,0,0，而 object/scenes 坐标通过水平 xz 旋转和垂直 y 旋转等进行转换以产生最终帧。

此功能主要用于在3D场景上叠加2D文字。 2D 文本相对于 3D 底层场景的位置。

void My3D::Get2Dfrom3Dx(float x, float y, float z, float* psx, float* psy)  {

    XMVECTOR xmScreenCoord = XMLoadFloat3( (XMFLOAT3*) &screenCoord);
    XMMATRIX xmWorldViewProjection = XMLoadFloat4x4( (XMFLOAT4X4*) &m_WorldViewProjection);
    XMVECTOR result = XMVector3TransformCoord( xmScreenCoord, xmWorldViewProjection);
    XMStoreFloat3( (XMFLOAT3*) &screenCoord, result);

    screenCoord.x = ((screenCoord.x + 1.0f) / 2.0f) * m_nCurrWidth;
    screenCoord.y = ((-screenCoord.y + 1.0f) / 2.0f) * m_nCurrHeight;

*psx = screenCoord.x;
*psy = screenCoord.y; }

当场景 fully/mostly 可见（眼距介于 -4 和 -1.5 之间）时，此功能完美运行。

我有一个烦人的问题，文本显示在本不应该出现的 3D 位置的镜像中。例如，当我从下方（物体下方向上 60 度以上）查看图像并进行缩放（将眼点位置移动到更接近 -.5,0,0 时）会发生这种情况。文本不应该是可见的，因为它应该在眼睛后面（注意 eyeat 没有超过 0,0,0，这真的会弄乱图像），但是上面的函数以某种方式导致计算出的屏幕 x y 坐标在不应该显示的情况下显示在视口中。

我似乎认为有解决此副作用的简单方法，但找不到。希望有人之前看过这个 2d 镜像 problem/effect 并且知道简单的调整。

我意识到我可以沿着更复杂的路径确定视图向量是否与目标点相对并以这种方式进行过滤，但我似乎认为应该有一个更简单的解决方案。

同样，当世界围绕它发生变化时，摄像机始终位于 -3.5, 0, 0 线上，也就是说 -.5,0,0。

Answer 1

问题在于投影的工作方式。基本上，透视投影会将 x 和 y 坐标除以 z 坐标。这就是您获得透视效果的方式，即距离较远的事物（较大的 z 坐标）在屏幕上显得较小。这种透视划分的一个问题是（简化）它不能正确处理相机后面的东西。相机后面的东西将具有负 z 坐标。当您将 x 和 y 除以负值时，您的点将反映在原点周围。这正是您所看到的。由于位于相机后面的东西无论如何都不会可见，因此解决此问题的一种方法是在除以 z 之前简单地剪切所有几何体，这样所有具有负 z 值的东西都被切断并移除。

我假设您的代码中的除法发生在 XMVector3TransformCoord() 内部。正如您自己所注意到的，在有问题的情况下无论如何都不应该看到文本。所以我建议你简单地检查一下文本是否在相机后面，如果是的话不要渲染它。这样做的一种方法是简单地检查使用 xmWorldViewProjection 矩阵转换 world-space 位置的结果，并且仅当它恰好在镜头前时才继续。 xmScreenCoord 保存点的齐次剪辑space 坐标。如果 xmScreenCoord 的 z 坐标大于零，则该点将位于相机前方。所以我猜你想做类似

的事情

if (XMVectorGetZ(xmScreenCoord) > 0)
{
    …
}

由于下面评论中的讨论而引起的旁注：当想要解决涉及屏幕上对象投影的问题时，通常可以通过将问题转换为对偶并直接在中工作来避免显式计算投影在齐次坐标上投影 space。由于您的问题是关于在屏幕上以 2D 形式放置文本，但是，我认为这不是一个选项。您可以将用于绘制文本的几何图形直接放在 clip-space 中。您将重新开始计算要附加 2D 文本的 3D 点的 clip-space 坐标（通过将它们与 m_WorldViewProjection 相乘但不除以 w）。然后，您可以通过简单地从该点偏移 x 和 y 坐标来生成用于绘制文本的几何图形的齐次坐标，以获得四边形或任何您需要构建的角点。如果您随后还通过该点的 w 坐标缩放四边形的大小，您将在该位置得到一个四边形，该位置在屏幕上始终投影为相同大小（因为与 w 的预乘有效地抵消了投影）。但是，您实际上所做的就是离开投影应用程序并必然裁剪到 GPU。如果你想渲染大量的四边形，这可能是一个可以考虑的选项，因为它可以完全在 GPU 上完成，例如，使用几何着色器。但是，如果您只有几个文本元素，那么跳过如上所述的相机后面的文本元素的绘制会更简单，也可能更有效……

Answer 2

Michael 的回答非常有帮助，让我继续沿着解决方案应该是简单比较的道路前进。在我的例子中，我不得不通过仅应用世界变换而不是完整的 WorldViewProjection 来重新评估屏幕坐标。我称之为 TargetTransformed。然后我的比较值只是 Eye/Camera 位置（随着世界围绕 Eye 进行变换，这永远不会调整（缩放除外）。）再次注意我的相机在这种情况下位于 -3.5,0,0 看着0,0,0（模型的中心，实际上是 8,0,0，因此是一条穿过中心的线）。所以我必须比较 x 分量，而不是 z 分量。我添加了一点软糖 .1F，因为当目标明显位于相机后面时会发生镜像伪影。在这种情况下，我 return 最终的 screenCoord 位置在外部 space 中翻译 (-8000) 以保证它们不会出现在视口中。

if ((Eye.x + 0.1F) > TargetTransformed.x) 
{
    screenCoord.x += -8000;
    screenCoord.y += -8000;
    //TRACE("point is behind camera.\n");
    *psx = screenCoord.x;
    *psy = screenCoord.y;
}
else
{
    *psx = screenCoord.x;
    *psy = screenCoord.y;
}

为了完整起见，我的项目有 2 个视图模型：a) 沿着穿过模型中心的一条线看。这可以翻译成从任何方向看并偏移屏幕 x 和 y。第一个视图模型适用于上述代码。第二个视图模型 b) 将相机瞄准模型的焦点，然后允许围绕该随机点（不是模型的中心）进行完全旋转，这需要计算一个棘手的额外平移矩阵和向量，我称之为 TargetViewTranslation。对于这个额外的转换，公式添加了额外转换的 z 分量。

if ((Eye.x + 0.1F - m_structTargetViewTranslation.Z) > TargetTransformed.x) 
{
    screenCoord.x += -8000;
    screenCoord.y += -8000;
    //TRACE("point is behind camera.\n");
    *psx = screenCoord.x;
    *psy = screenCoord.y;
}
else
{
    *psx = screenCoord.x;
    *psy = screenCoord.y;
}

成功，我的镜像文本问题解决了。希望这可以帮助其他人解决这个镜像文本问题。意识到一个人可能只需要通过世界变换来变换测试用例，这应该是一个简单的比较，并且相机的位置可能会影响使用哪个 x 或 z 组件。而且，如果您以任何其他方式翻译世界，那么如果比较 x 或 z，此翻译也可能会产生影响。使用 TRACE 并查看 x y z 值有助于确定我在特定情况下需要使用哪些组件。

Direct3D 发现 2D 屏幕坐标有效，但在受到压力时出现镜像故障

Direct3D find 2D screen coordinate works but mirrored glitch when stressed

c++

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