从透视切换到正交保持模型和缩放的相同视图大小

Question

我有 fov 角度 = 60，width = 640 和 height = 480 的 window，near = 0.01 和 far = 100 个平面，我使用 glm::perspective()

得到投影矩阵

glm::perspective(glm::radians(fov),
                              width / height,
                              zNear,
                              zFar);

效果不错

然后我想将投影类型更改为正交，但我不知道如何正确计算 glm::ortho() 的输入参数。我尝试了很多方法，但问题是在切换到模型对象的正交投影大小后变成另一个。

让我有一个中心在 (0.5, 0.5, 0.5) 和长度大小为 1 的立方体，相机的 mEye 在 (0.5, 0.5, 3)，mTarget 在 (0.5, 0.5, 0.5) 和 mUp ( 0、1、0）。视图矩阵是 glm::lookAt(mEye, mTarget, mUp) 使用透视投影效果很好。 glm::ortho(-width, width, -height, height, zNear, zFar) 我的立方体变成了 window 中心的一个小像素。我也试过实现这个变体但结果（几乎）和以前一样。

所以，第一个问题是如何计算正交参数来保存相机object/position的原始视图大小？

此外，使用

进行缩放

auto distance = glm::length(mTarget - mEye)
mEye = mTarget - glm::normalize(mTarget - mEye) * distance;

对正交没有影响。 那么第二个问题就是在正投影的情况下如何实现缩放？

P.s。我假设我理解正确。模型的比例不取决于深度，但我仍然可以决定相机的位置以正确设置模型的大小并使用缩放。我还认为这是简单而微不足道的任务，例如，在开发 3D-viewer/editor/etc 时。如果不是，请纠正我。

Answer 1

how to compute ortho parameters for saving original view size of object/position of camera?

在正交投影中，3 维场景平行投影到 2 维视口。
这意味着投影在视口上的对象始终具有相同的大小，与其深度（到相机的距离）无关。

透视投影描述了从针孔相机看到的世界中的 3D 点到视口的 2D 点的映射。
这意味着投影在视口上的对象会变小，按其深度。

如果将透视图切换为正交投影，则仅显示 1 个平面中的对象，该平面与 viepwort 平面（平行），并保持其深度。请注意，平面是二维的，没有“深度”。这导致 3 维对象在切换投影时永远不会“看起来”相同。但是二维广告牌可以保持它的大小。

透视投影的深度与尺寸的比例是线性的，可以计算。仅取决于视场角：

float ratio_size_per_depth = atan(glm::radians(fov / 2.0f) * 2.0f;

如果你想建立一个正交投影，它保持一定距离（深度）的大小，那么你必须先定义深度：

例如到目标点的距离：

auto distance = glm::length(mTarget - mEye);

投影可以这样设置：

float aspect = width / height
float size_y = ratio_size_per_depth * distance;
float size_x = ratio_size_per_depth * distance * aspect;

glm::mat4 orthProject = glm::ortho(-size_x, size_x, -size_y, size_y, 0.0f, 2.0f*distance);

how to implement zooming in case of ortho projection?

缩放正交投影的 XY 分量：

glm::mat4 orthProject = glm::ortho(-size_x, size_x, -size_y, size_y, 0.0f, 2.0f*distance);

float orthScale = 2.0f;
orthProject = glm::scale(orthProject, glm::vec3(orthScale, orthScale, 1.0f));

设置 orthScale 的值 > 1.0 用于放大，设置值 < 1.0 用于缩放出。

从透视切换到正交保持模型和缩放的相同视图大小

Switching from perspective to orthogonal keeping the same view size of model and zooming

c++

opengl

orthographic

perspectivecamera

glm-math