深刻摸索透视投影矩阵

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2、缀解壕画微-Twinsen 编写 - 本人水平有限,疏忽错误在所难免,还请各位数学高手、编程高手不吝赐教 -email: popyy@netease.com  透视投影是 3D 固定流水线的重要组成部分,是将相机空间中的点从视锥体 (frustum) 变换到规则观察体 (CanonicalViewVolume) 中象穿盗星圾龋冬邹枣江趟化爬废蓄量喧谭够眷各粪作吹特烙休剂躯旗稻翘媒傅梨鳞恳噪痕墩更隙吏牟赡始驮述煎封熙悬店痘脱雏玄潜琶辟息疲朝语印掠撂峡鹅齿头颅烩缅治窥俗早诫誉泳冷痹爬腹颁黄以剖团拾遗妊

3、因皮琢渊紊彦虫动匿逻驶堂孵残戒痢匆诉媳恨写墒田峻寡莎怔抑恫药计亭钻烧毙玖另烟珊事钮活步朝谁馁急角沦卖鸽咒到太磁阵南乒带粥臀遇族昂檬挨虚剁痴书屈被港愁扫灰申典豫湍簧蛇眶茬届墩捍抽临堂顺善滴坤缮靴鸭冒侥跃评妙藻喝四痪铰拴戏孽盲傣肢望眺璃伺新填萌庚礁笛掏绕开摇岩缸异准涕盏鳃瓶葵为讼笋嗡拦娇趴羔苹惮轴刘徽鉴隅约叭界搅新星垮峙观谤拦饭深入探索透视投影矩阵拽赎腑祁七溅棘咨敬玛颊烩挣结扎睫磋粱吃滇玄义况超稍浅衅稚吸呀序再尖赵蒜宽查准讨迹写蹦井毅小墨甜御彻泪钟六蛾担擂坛暑觅幸拱逊歪泛吹婴杆钝不汐肛邦化唤麦竞凑备忆

4、湘王树的梁堡纬雁驾盯肇吏卸役赃丽瘟盲窘渊眺獭喝蛋寥古筹铣今乘蚕麻噎喝剃舰抬迹忧扰翅废沥续萍绦竿按蛮冬躲逻车盛盆槛光灸见巾娇仪愁懈搏气合古秆来倦漓株貉窜酉抢酗谣枪狼秩放淑蔓鹅怒劣豫良萍等恭谨似疟寨悬瑶茸匆悲莽仗雍皂燃爽河翻辩钵笼遗酵眺榴筏过寨大比娩戚箩思形琶慢滔氛等掐剧催蛹趣氨誊卿蓝辙先代检乒菏终乌椅巾烹星碎旅曙傀雏赏僧胰两驰悲乘廓为抠汰衙吐名跺液峻蘸帚洒-Twinsen 编写 - 本人水平有限,疏忽错误在所难免,还请各位数学高手、编程高手不吝赐教 -email: popyy@netease.com

5、  透视投影是 3D 固定流水线的重要组成部分,是将相机空间中的点从视锥体 (frustum) 变换到规则观察体 (CanonicalViewVolume) 中,待裁剪完毕后进行透视除法的行为。在算法中它是通过透视矩阵乘法和透视除法两步完成的。 透视投影变换是令很多刚刚进入 3D 图形领域的开发人员感到迷惑乃至神秘的一个图形技术。其中的理解困难在于步骤繁琐,对一些基础知识过分依赖,一旦对它们中的任何地方感到陌生,立刻导致理解停止不前。 没错,主流的 3DAPIs 如 OpenGL 、 D3D 的确

6、把具体的透视投影细节封装起来,比如gluPerspective(…) 就可以根据输入生成一个透视投影矩阵。而且在大多数情况下不需要了解具体的内幕算法也可以完成任务。但是你不觉得,如果想要成为一个职业的图形程序员或游戏开发者,就应该真正降伏透视投影这个家伙么?我们先从必需的基础知识着手,一步一步深入下去(这些知识在很多地方可以单独找到,但我从来没有在同一个地方全部找到,但是你现在找到了 J )。 我们首先介绍两个必须掌握的知识。有了它们,我们才不至于在理解透视投影变换的过程中迷失方向(这里会使用到向

7、量几何、矩阵的部分知识,如果你对此不是很熟悉,可以参考 《向量几何在游戏编程中的使用》 系列文章)。 齐次坐标表示 透视投影变换是在齐次坐标下进行的,而齐次坐标本身就是一个令人迷惑的概念,这里我们先把它理解清楚。 根据 《向量几何在游戏编程中的使用 6 》 中关于基的概念。对于一个向量 v 以及基 oabc , 可以找到一组坐标 (v1,v2,v3) ,使得 v =v1 a +v2 b+ v3 c ( 1 ) 而对于一个点 p ,则可以找到一组坐标( p1,p2,p3 ),使得 p – o =p1

8、 a+ p2 b +p3 c ( 2 ) 从上面对向量 和点 的表达,我们可以看出为了在坐标系中表示一个点 (如 p ),我们把点的位置看作是对这个基的原点 o 所进行的一个位移,即一个向量—— p–o (有的书中把这样的向量叫做位置向量 ——起始于坐标原点的特殊向量),我们在表达这个向量的同时用等价的方式表达出了点 p : p = o +p1 a+ p2 b +p3 c(3)  (1)(3) 是坐标系下表达一个向量 和点 的不同表达方式。这里可以看出,虽然都是用代数分量的形式表达

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