投影矩阵推导_矩阵投影变换

投影矩阵推导_矩阵投影变换概要投影变换是计算机图形学的基础,理解并推导投影矩阵也是很有必要的。正交投影比较简单,没有透视失真效果(近大远小)。而透视投影比较符合人类的眼睛感知,平行线在远处会相交于一点。投影是通过一个4×4的矩阵来完成的,将视锥映射成标准观察体(齐次裁剪空间)。正交投影OpenGLOpenGL采用的是右手坐标系,z轴朝屏幕向外,因此观察方向是朝着z轴负方向的,那么将x,y,z坐标从区间[l,r],

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。如果您正在找激活码,请点击查看最新教程,关注关注公众号 “全栈程序员社区” 获取激活教程,可能之前旧版本教程已经失效.最新Idea2022.1教程亲测有效,一键激活。

Jetbrains全系列IDE稳定放心使用

概要

投影变换是计算机图形学的基础,理解并推导投影矩阵也是很有必要的。正交投影比较简单,没有透视失真效果(近大远小)。而透视投影比较符合人类的眼睛感知,平行线在远处会相交于一点。
投影是通过一个4×4的矩阵来完成的,将视锥映射成标准观察体(齐次裁剪空间)。

正交投影

OpenGL

OpenGL采用的是右手坐标系,z轴朝屏幕向外,因此观察方向是朝着z轴负方向的,那么将x,y,z坐标从区间[l, r], [b,t], [-n, -f]映射到[-1, 1]的函数为:
这里写图片描述

这里写图片描述

这里写图片描述
得到投影矩阵:
这里写图片描述

当然也可以用一个平移和缩放矩阵的级联矩阵,来达到一样的效果。
这里写图片描述

DirectX

DirectX则是采用左手坐标系,z轴和观察方向是一致的,因此只需要将z轴坐标从[n, f]映射到[0, 1],x和y轴则和OpenGL是一样的。
这里写图片描述

这里写图片描述

透视投影

OpenGL

设P(Px, Py, Pz, 1)是在视锥体内的一点,那么它在近平面z=-n上的投影点,利用相似三角形原则,可以得到:
这里写图片描述

类似于正交投影,将x,y轴坐标映射到[-1, 1]区间内,得到:
这里写图片描述

然而和正交投影不同,z轴的坐标并不是线性的。在光栅化过程中,必须对z坐标的倒数进行插值,因此需要建立1/z的映射函数,这样就可以对投影深度进行插值,映射函数的形式如下:
这里写图片描述

将[-n, -f]映射到[-1, 1],可以得到:
这里写图片描述

解这个简单的二元一次方程组,可以得到A,B的值
这里写图片描述

这样就得到了z轴上的映射函数:
这里写图片描述

3D点(x, y, z)等价于齐次坐标(-xPz, -yPz, -zPz, -Pz),因此x,y,z分量都乘以-Pz得到:
这里写图片描述

得到投影矩阵:
这里写图片描述
变换后的齐次坐标,w分量为-Pz,

DirectX

DirectX的区别在于近平面为z=n,并且要将[n, f]映射到[0, 1],经过类似的计算,可以得到
这里写图片描述

得到投影矩阵:
这里写图片描述

参考资料

《3D游戏与计算机图形学中的数学方法》
《实时计算机图形学2nd》

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。

发布者:全栈程序员-站长,转载请注明出处:https://javaforall.net/185976.html原文链接:https://javaforall.net

赞 (0)
全栈程序员-站长的头像全栈程序员-站长


相关推荐

  • java异常处理(较详细)「建议收藏」

    java异常处理(较详细)「建议收藏」java异常处理(较详细)在使用计算机语言进行项目开发的过程中,即使程序员把代码写得尽善尽美,在系统的运行过程中仍然会遇到一些问题,因为很多问题不是靠代码能够避免的。比如:客户输入数据的格式,读取文件是否存在,网络是否始终保持通畅等等。异常:在Java语言中,将程序执行中发生的不正常情况称为“异常”。(开发过程中的语法错误和逻辑错误不是异常)Java程序在执行过程中所发生的异常…

    2022年5月20日
  • Pycharm配置Pyqt5(精细版)[通俗易懂]

    Pycharm配置Pyqt5(精细版)[通俗易懂]Pycharm配置Pyqt5(精细版)前言最近入手了一些关于Qt的项目开发,需要用到Pycharm与Pyqt5的一个结合,当然在安装时也是有一些小坑的,下面我来为大家分享一下在Pycharm中配置Pyqt5的过程。环境配置1、创建虚拟环境:condacreate-nmy_pyqtpython=x.x命令创建python版本为x.x(本人用的3.7)、名字为my_pyqt的虚拟环境。my_pyqt文件可以在Anaconda安装目录envs文件下找到。2、切换/激活虚拟环境:conda

    2022年8月29日
  • mfc可视化界面_mfc界面开发

    mfc可视化界面_mfc界面开发亲爱的BCGSoft用户,我们非常高兴地宣布BCGControlBarProfessionalforMFC和BCGSuiteforMFCv32.2正式发布!新版本改进的功能区和框架标题命令搜索、带有可选复选框的网格日期选择器、带有标签的功能区滑块等,需要最新版的可以点击这里【BCG下载】BCGControlBarProforMFCv32.2正式版下载RibbonBar1.新的全局变量globalData.m_sizeRibbonCategoryPadding和glo.

    2022年10月8日
  • 数仓建模与分析建模_范式建模和维度建模

    数仓建模与分析建模_范式建模和维度建模数仓的建模或者分层,其实都是为了更好的去组织、管理、维护数据,所以当你站在更高的维度去看的话,所有的划分都是为了更好的管理。小到JVM内存区域的划分,JVM中堆空间的划分(年轻代、老年代、方法区等),大到国家的省市区的划分,无一例外的都是为了更好的组织管理方法论仅仅停留在理论层面上,落地实现的才真正决定了数仓设计的好坏,当然再好的方法,只有在合适的阶段使用,才有意义,才能发挥它最大的价值

    2022年9月24日
  • 微信小程序下订单支付代码实现

    微信小程序下订单支付代码实现目录支付流程具体实现一、前端调用登录获取code二、服务端接收code,服务端调用微信api获取openId三、前端点击去支付时四、服务端请求微信统一下单接口五、前端获取到prePay_id调起支付六、注意支付流程点击去结算时,,前端判断是否登录【未登录跳转到登录页】,登录发送code到服务端,服务端使用code发送请求去获取openId;并返回userId/openId存储在storage;点击去支付时,前端发送请求【订单详细,openId】,服务器用openId去统一下单,下单成功后,获

    2022年6月5日
  • python 如何使用swagger

    swagger介绍swagger是一个api文档工具,集api管理,测试,访问于一体的网页版api文档工具了解更多,请访问相关网站swagger官网swaggergithubOpenApi参数说明python相关包connexionflasggerflask-swag,flask-swaggerFlask-RESTPluspythonswagger-cod…

    2022年4月12日

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注

关注全栈程序员社区公众号