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c++ - 如何在directx/c++中进行平移/缩放操作

问题描述

出于学习目的，我正在尝试创建简单的绘图程序。现在我正在尝试添加平移和缩放功能。这就是我更新相机的方式m_rightward，并且m_upward根据是否单击 wasd 为 1 和 0。

void Camera::updateCamera(int width, int height)
{
    this->height = height;
    this->width = width;

    cc.client_height = this->height;
    cc.client_width = this->width;

    cc.m_time = ::GetTickCount();

    //panning and zooming in here
    new_pos = world_cam.getTranslation() + world_cam.getZDirection()*(m_forward*0.1f);

    new_pos = new_pos + world_cam.getXDirection()*(m_rightward * 20);

    new_pos = new_pos + world_cam.getYDirection()*(m_upward * 20);

    world_cam.setTranslation(new_pos);

    temp = world_cam;
    temp.inverse();

    cc.m_view = temp;


    cc.m_proj.setOrthoLH
    (
        width,
        height,
        -1.0f,
        1.0f
    );  

}

这就是我填充线条来绘制的方式

void AppWindow::onLeftMouseDown(const Point & mouse_pos)
{   
    Point pos = screenToClient(mouse_pos);
    clickedPoint = Vector3D(pos.m_x, pos.m_y, 0.0f);

    if (isLPressed)
    {

        if (counter == 0)
        {
            LineStrip.push_back(Line(clickedPoint));
            counter++;
        }
        else
        {
            LineStrip.back().addPoint(clickedPoint);
            counter++;
        }

    }

}

这是顶点着色器

VS_OUTPUT vsmain(VS_INPUT input)
{
    VS_OUTPUT output = (VS_OUTPUT) 0;

    float4 new_pos = mul(input.position, m_world);

    float clip_x = (new_pos.x / client_width) * 2.0 - 1.0;
    float clip_y = 1.0 - (new_pos.y / client_height) * 2.0;

    output.position = float4(clip_x, clip_y, 0, 1);

    output.color = input.color;

    return output;
}

现在我可以随心所欲地画线。问题是我无法进行平移和缩放工作。它根本不移动屏幕。我猜我如何填充线条和顶点着色器输出是错误的。如果你有你们帮我解决这个问题，我会很高兴的。谢谢

标签： c++directxdirectx-11

解决方案

您在这里的主要问题源于对 3D 空间如何工作的误解。

3D 渲染管道中使用了五个主要空间：局部空间、世界空间、视图空间、投影空间/同质剪辑空间和屏幕空间。用于在它们之间转换的矩阵以它们转换为的空间命名：

世界矩阵从局部空间转换为世界空间。

视图矩阵从世界空间转换为视图空间。

投影矩阵从视图空间转换为投影空间。

光栅化器根据调用D3D11_VIEWPORT中指定的结构中的设置进行最终转换。ID3D11DeviceContext::RSSetViewports

你的系统很简单，不需要世界矩阵。由于您可能正在使用 3D API 制作 2D 绘图程序，因此您可以直接在世界空间中指定每条线的点。

但是，为了支持相机操作，您需要一个视图矩阵，并且为了正确进行渲染，您将需要一个投影矩阵和一个D3D11_VIEWPORT填充了客户区大小的结构。

在您的代码中，您创建了一个完美的正交投影矩阵（尽管您的近平面和远平面规格应该是您支持的最小和最大缩放）。但是，您没有正确创建视图矩阵。视图矩阵是相机世界矩阵的逆转置，可以直接用XMMatrixLookAtLHor创建XMMatrixLookToLH（LookTo 可能是您系统的更好选择）。

最后，当您使用新矩阵更新着色器的常量缓冲区时，将视图矩阵和投影矩阵相乘，然后再将新的组合矩阵写入缓冲区。

由于这种新的复杂性，您不再需要顶点着色器中的大部分代码 - 您可以直接进行乘法运算：

VS_OUTPUT vsmain(VS_INPUT input)
{
    VS_OUTPUT output = (VS_OUTPUT) 0;
    output.position = mul(input.position, m_viewprojection);
    output.color = input.color;
    return output;
}

最后阶段是添加新点。由于添加了视图和投影矩阵，您从鼠标按下事件获得的坐标不是世界空间坐标。您需要将它们转换为剪辑空间，然后将它们乘以组合视图/投影矩阵的倒数，以将它们转换为世界空间中的真实坐标。然后您可以将新的线段添加到条带中，与您在代码中的方式相同。

到剪辑空间的转换是基本代数 - 光栅化器所做的转换是：

[ScreenX, ScreenY] = [(ProjX + 1)*(ScreenWidth/2), (ProjY + 1)*(ScreenHeight/2)]

转换回投影空间：

[ProjX, ProjY] = [(ScreenX * (2 / ScreenWidth)) - 1, (ScreenY * (2 / ScreenHeight)) - 1]

从那里，您可以进行矩阵向量乘法以获得世界空间中的 X 和 Y 坐标。由于这个应用程序是 2D 的（大概），您可以忽略丢失的 Z 分量，只取 X 和 Y。但是，如果您转换为 3D，则需要将 X 和 Y 坐标的射线投射到世界上才能找到要选择的对象，或以某种方式使用不同的算法修复 Z 坐标。

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