Перспективная привязка плоскости к краям экрана в 3D-пространстве

Delphi , Графика и Игры , OpenGL

При работе с 3D-графикой часто возникает необходимость привязать движение объекта к пикселям экрана, чтобы объект точно совпадал с границами экрана. В данной статье мы рассмотрим, как добиться этого в перспективном режиме просмотра без использования ортографической проекции.

Постановка задачи

Нам необходимо двигать плоскость в 3D-пространстве так, чтобы ее движение совпадало с пикселями экрана, и мы могли бы привязать плоскость к границам экрана. Мы уже добились совпадения размера плоскости с размерами экрана в пикселях, но при движении плоскости координаты не совпадают с пикселями экрана.

Решение

Для решения этой задачи нам нужно извлечь матрицы трансформации, используемые в вершинном шейдере, и применить их к точке или точкам, представляющим плоскость. Это даст нам набор точек в диапазоне от -1 до 1 (после деления на w), которые мы затем нужно будет отобразить в viewport.

Если мы хотим ограничить плоскость видимым экраном, нам не нужно отображать точки в viewport. Но если нам нужно точно привязать плоскость к границам экрана, мы должны выполнить отображение. Для этого можно использовать следующую формулу:

x = (point.x + 1) * (viewport.width / 2)
y = (point.y + 1) * (viewport.height / 2)

Где point.x и point.y - координаты точки в диапазоне от -1 до 1, а viewport.width и viewport.height - ширина и высота viewport в пикселях.

После получения отображенных кооринат мы можем использовать их для привязки плоскости к границам экрана, например, путем установки координат плоскости равными координатам верхнего левого угла экрана.

Пример кода на Object Pascal (Delphi)

Ниже приведен пример кода, демонстрирующий как привязать плоскость к границам экрана в перспективном режиме просмотра:

unit Unit1;

interface

uses
  Winapi.Windows, Winapi.Messages, System.SysUtils, System.Variants, System.Classes, Vcl.Graphics,
  Vcl.Controls, Vcl.Forms, Vcl.Dialogs, Vcl.ExtCtrls, OpenGL;

type
  TForm1 = class(TForm)
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure FormPaint(Sender: TObject);
  private
    { Private declarations }
  public
    { Public declarations }
  end;

var
  Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  // Инициализация OpenGL
  // ...
end;

procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);
var
  Matrix: TMatrix4x4;
  Point: TPoint3D;
  ScreenPoint: TPoint;
begin
  // Получение текущей матрицы проекции
  glGetFloatv(GL_PROJECTION_MATRIX, Matrix);

  // Получение точки на плоскости (в данном примере это верхний левый угол)
  Point := TPoint3D.Create(-1, -1, 0);

  // Применение матрицы проекции к точке
  Point.TransformBy(Matrix);

  // Отображение точки в координаты viewport
  ScreenPoint.X := Round((Point.X + 1) * (ClientWidth div 2));
  ScreenPoint.Y := Round((Point.Y + 1) * (ClientHeight div 2));

  // Привязка плоскости к границам экрана по координатам ScreenPoint
  // ...

  // Отрисовка плоскости
  // ...
end;

end.

Подтвержденный ответ

Для привязки плоскости к границам экрана в перспективном режиме просмотра нужно извлечь матрицы трансформации, используемые в вершинном шейдере, применить их к точке или точкам, представляющим плоскость, и отобразить полученные координаты в viewport. Затем координаты можно использовать для привязки плоскости к границам экрана.

Альтернативный ответ

Если нам не нужно точно привязывать плоскость к границам экрана, а просто ограничить ее видимым экраном, мы можем не отображать координаты точки в viewport. В этом случае достаточно просто двигать плоскость в 3D-пространстве, учитывая текущее положение камеры и проекцию плоскости на экран.

Создано по материалам из источника по ссылке.

'Привязка плоскости к краям экрана в 3D-пространстве в перспективном режиме просмотра без использования ортографической проекции'.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: OpenGL ::