二维缩放到 webgl 中的点

Question

我正在尝试使用 WebGL（regl，更具体地说）创建 2D 图形可视化。在我当前的实现中，我已经可以看到力布局应用于每个节点，这很好。当我尝试相对于当前鼠标位置进行缩放时，问题就来了。根据我的研究，要实现此行为，必须按以下顺序应用矩阵变换：

translate(nodePosition, mousePosition)
scale(scaleFactor)
translate(nodePosition, -mousePosition)

因此，每次触发 wheel 事件时，都会重新计算鼠标位置，并使用新的鼠标位置信息更新变换矩阵。当前的行为很奇怪，我似乎不明白哪里出了问题。 Here is a live example.

显然，如果我将鼠标固定在初始位置进行放大和缩小，则一切正常。但是，如果我移动鼠标并尝试将焦点放在另一个节点上，则会失败。

获取鼠标位置的函数是：

const getMousePosition = (event) => {
    var canvas = event.currentTarget
    var rect = canvas.getBoundingClientRect()
    var x = event.clientX - rect.left
    var y = event.clientY - rect.top
    var projection = mat3.create()
    var pos = vec2.fromValues(x,y)
    // this converts the mouse coordinates from 
    // pixel space to WebGL clipspace
    mat3.projection(projection, canvas.clientWidth, canvas.clientHeight)
    vec2.transformMat3(pos, pos, projection)
    return(pos)
}

wheel事件监听回调：

var zoomFactor = 1.0
var mouse = vec2.fromValues(0.0, 0.0)
options.canvas.addEventListener("wheel", (event) => {
    event.preventDefault()
    mouse = getMousePosition(event)
    var direction = event.deltaY < 0 ? 1 : -1
    zoomFactor = 1 + direction * 0.1
    updateTransform()
})

以及更新转换的函数：

var transform = mat3.create()
function updateTransform() {
    var negativeMouse = vec2.create()
    vec2.negate(negativeMouse, mouse)
    mat3.translate(transform, transform, mouse)
    mat3.scale(transform, transform, [zoomFactor, zoomFactor])
    mat3.translate(transform, transform, negativeMouse)
}

此 transform 矩阵可用作顶点着色器中的统一矩阵：

  precision highp float;
  attribute vec2 position;

  uniform mat3 transform;

  uniform float stageWidth;
  uniform float stageHeight;

  vec2 normalizeCoords(vec2 position) {
    float x = (position[0]+ (stageWidth  / 2.0));
    float y = (position[1]+ (stageHeight / 2.0));

    return vec2(
        2.0 * ((x / stageWidth ) - 0.5),
      -(2.0 * ((y / stageHeight) - 0.5))
    );
  }

  void main () {
    gl_PointSize = 7.0;
    vec3 final = transform * vec3(normalizeCoords(position), 1);
    gl_Position = vec4(final.xy, 0, 1);
  }

其中，position 是保存节点位置的属性。

到目前为止我尝试过的：

我已经尝试过更改转换顺序。结果更奇怪。
当我独立应用平移或缩放时，一切看起来都正常。

这是我第一次与不常见的东西互动 SVG/canvas。解决方案可能很明显，但我真的不知道该去哪里找了。我做错了什么？

2018 年 6 月 11 日更新

我听从了@Johan 的建议并在 live demo 上实施了它。虽然解释的很有说服力，但结果却不是我所期待的。反转转换以获得模型中鼠标位置的想法 space 对我来说很有意义，但我的直觉（这可能是错误的）表明直接在屏幕上应用转换 space 也应该有效.为什么我不能在屏幕上同时投影节点和鼠标 space 并直接在那里应用变换？

2018 年 7 月 11 日更新

经过一番努力，我决定采用不同的方法，并针对我的用例调整中的解决方案。尽管缩放功能按预期工作（还添加了平移功能），但我仍然相信存在完全不依赖于 d3-zoom 的解决方案。正如评论中所建议的，也许隔离视图矩阵并独立控制它以实现预期的行为。要查看我当前的解决方案，请查看下面的答案。

Answer 1

您的转换将模型映射到目标视口。如果您想校正由于缩放（例如增量）引起的平移，这是目标坐标中的距离，您需要在模型坐标中转换此增量。也就是说，确定变换的逆并计算模型坐标中的修正

下面给出了准备围绕视口坐标中心缩放的变换的简单示例：

function map (a, p) {
    return [a[0] * p[0] + a[3] * p[1] + a[6],a[1] * p[0] + a[4] * p[1] + a[7]];
}

function scale(transform,scale,viewCenter1) {    
    var inverted = mat3.create();
    mat3.invert(inverted,transform);
    var modelCenter1 = map(inverted,viewCenter1);   // scale from this point in model

    mat3.scale(transform,transform,[scale,scale]);
    var viewCenter2 = map(transform,modelCenter1);  // map model center to screen 
    var viewShift = [viewCenter1[0]-viewCenter2[0],viewCenter1[1]-viewCenter2[1]];

    mat3.invert(inverted,transform);
    var modelShift = map(inverted,viewShift) - map(inverted,[0,0]);
    mat3.translate(transform,[-modelShift[0],-modelShift[1]]);   // correct for the shift
}

// pass the transformation to webgl environment

Answer 2

好吧，在使用原始方法失败后，我设法让适用于我的用例。

updateTransform 函数现在是：

var transform = mat3.create();
function updateTransform(x, y, scale) {
    mat3.projection(transform, options.canvas.width, options.canvas.height);
    mat3.translate(transform, transform, [x,y]);
    mat3.scale(transform, transform, [scale,scale]);
    mat3.translate(transform, transform, [
      options.canvas.width / 2,
      options.canvas.height / 2
    ]);
    mat3.scale(transform, transform, [
      options.canvas.width / 2,
      options.canvas.height / 2
    ]);
    mat3.scale(transform, transform, [1, -1]);
}

并由 d3-zoom 调用：

import { zoom as d3Zoom } from "d3-zoom";
import { select } from "d3-selection";

var zoom = d3Zoom();

d3Event = () => require("d3-selection").event;

select(options.canvas)
      .call(zoom.on("zoom", () => {
          var t = d3Event().transform
          updateTransform(t.x, t.y, t.k)
       }));

Here是这个解决方案的现场演示。

二维缩放到 webgl 中的点

2D zoom to point in webgl

javascript

webgl

gl-matrix

regl

到目前为止我尝试过的：

2018 年 6 月 11 日更新

2018 年 7 月 11 日更新