Question

基于3D Programming For Windows (Charles Petzold)第7章中的信息，我试图编写一个辅助函数，将Point3D投影到包含相应屏幕坐标（x，y）的标准2D点：

public Point Point3DToScreen2D(Point3D point3D,Viewport3D viewPort )
{
    double screenX = 0d, screenY = 0d;

    // Camera is defined in XAML as:
    //        <Viewport3D.Camera>
    //             <PerspectiveCamera Position="0,0,800" LookDirection="0,0,-1" />
    //        </Viewport3D.Camera>

    PerspectiveCamera cam = viewPort.Camera as PerspectiveCamera;

    // Translate input point using camera position
    double inputX = point3D.X - cam.Position.X;
    double inputY = point3D.Y - cam.Position.Y;
    double inputZ = point3D.Z - cam.Position.Z;

    double aspectRatio = viewPort.ActualWidth / viewPort.ActualHeight;

    // Apply projection to X and Y
    screenX = inputX / (-inputZ * Math.Tan(cam.FieldOfView / 2));

    screenY = (inputY * aspectRatio) / (-inputZ * Math.Tan(cam.FieldOfView / 2));

    // Convert to screen coordinates
    screenX = screenX * viewPort.ActualWidth;

    screenY = screenY * viewPort.ActualHeight;


    // Additional, currently unused, projection scaling factors
    /*
    double xScale = 1 / Math.Tan(Math.PI * cam.FieldOfView / 360);
    double yScale = aspectRatio * xScale;

    double zFar = cam.FarPlaneDistance;
    double zNear = cam.NearPlaneDistance;

    double zScale = zFar == Double.PositiveInfinity ? -1 : zFar / (zNear - zFar);
    double zOffset = zNear * zScale;

    */

    return new Point(screenX, screenY);
}

然而，在测试时，此函数返回不正确的屏幕坐标（通过将2D鼠标坐标与简单的3D形状进行比较来检查）。由于我缺乏3D编程经验，我很困惑为什么。

块注释部分包含可能必不可少的缩放计算，但我不确定如何，并且本书继续使用XAML的MatrixCamera。最初，我只是希望得到一个基本的计算工作，无论与Matrices相比效率如何。

有人可以建议需要添加或更改的内容吗？

Answer 1

我已经使用3DUtils Codeplex源库创建并成功测试了一种工作方法。

真正的工作是在3DUtils的TryWorldToViewportTransform（）方法中执行的。没有它，此方法将无法工作（请参阅上面的链接）。

Eric Sink的文章中也发现了非常有用的信息：Auto-Zoom。

NB。可能有更可靠/有效的方法，如果是这样，请添加它们作为答案。与此同时，这足以满足我的需求。

    /// <summary>
    /// Takes a 3D point and returns the corresponding 2D point (X,Y) within the viewport.  
    /// Requires the 3DUtils project available at http://www.codeplex.com/Wiki/View.aspx?ProjectName=3DTools
    /// </summary>
    /// <param name="point3D">A point in 3D space</param>
    /// <param name="viewPort">An instance of Viewport3D</param>
    /// <returns>The corresponding 2D point or null if it could not be calculated</returns>
    public Point? Point3DToScreen2D(Point3D point3D, Viewport3D viewPort)
    {
        bool bOK = false;

        // We need a Viewport3DVisual but we only have a Viewport3D.
        Viewport3DVisual vpv =VisualTreeHelper.GetParent(viewPort.Children[0]) as Viewport3DVisual;

        // Get the world to viewport transform matrix
        Matrix3D m = MathUtils.TryWorldToViewportTransform(vpv, out bOK);

        if (bOK)
        {
            // Transform the 3D point to 2D
            Point3D transformedPoint = m.Transform(point3D);

            Point screen2DPoint = new Point(transformedPoint.X, transformedPoint.Y);

            return new Nullable<Point>(screen2DPoint);
        }
        else
        {
            return null; 
        }
    }

Answer 2

由于Windows坐标是z进入屏幕（x cross y），我会使用像

这样的东西

screenY = viewPort.ActualHeight * (1 - screenY);

而不是

screenY = screenY * viewPort.ActualHeight;

纠正screenY以适应Windows。

或者，您可以使用OpenGL。设置视口x / y / z范围时，可以将其保留为“原生”单位，然后让OpenGL转换为屏幕坐标。

编辑：因为你的起源是中心。我会试试

screenX = viewPort.ActualWidth * (screenX + 1.0) / 2.0
screenY = viewPort.ActualHeight * (1.0 - ((screenY + 1.0) / 2.0))

屏幕+ 1.0从[-1.0,1.0]转换为[0.0,2.0]。此时，除以2.0得到乘法的[0.0,1.0]。考虑到从笛卡尔y翻转的Windows y，通过从1.0减去前一个屏幕，从[1.0,0.0]（左上角到左下角）转换为[0.0,1.0]（从大到小）。然后，您可以缩放到ActualHeight。

Answer 3

这并没有解决有问题的算法，但它可能对于遇到这个问题很有用（正如我所做的那样）。

在.NET 3.5中，您可以使用Visual3D.TransformToAncestor(Visual ancestor)。我使用它在我的3D视口上的画布上绘制线框：

    void CompositionTarget_Rendering(object sender, EventArgs e)
    {
        UpdateWireframe();
    }

    void UpdateWireframe()
    {
        GeometryModel3D model = cube.Content as GeometryModel3D;

        canvas.Children.Clear();

        if (model != null)
        {
            GeneralTransform3DTo2D transform = cube.TransformToAncestor(viewport);
            MeshGeometry3D geometry = model.Geometry as MeshGeometry3D;

            for (int i = 0; i < geometry.TriangleIndices.Count;)
            {
                Polygon p = new Polygon();
                p.Stroke = Brushes.Blue;
                p.StrokeThickness = 0.25;
                p.Points.Add(transform.Transform(geometry.Positions[geometry.TriangleIndices[i++]]));
                p.Points.Add(transform.Transform(geometry.Positions[geometry.TriangleIndices[i++]]));
                p.Points.Add(transform.Transform(geometry.Positions[geometry.TriangleIndices[i++]]));
                canvas.Children.Add(p);
            }
        }
    }

这也考虑了模型上的任何变换等。

另请参阅：http://blogs.msdn.com/wpf3d/archive/2009/05/13/transforming-bounds.aspx

Answer 4

目前尚不清楚您尝试使用aspectRatio coeff实现的目标。如果该点位于视野的边缘，那么它应该位于屏幕的边缘，但是如果aspectRatio！= 1则不是。尝试设置aspectRatio = 1并使窗口平方。坐标是否仍然不正确？
ActualWidth和ActualHeight似乎真的是窗口大小的一半，所以screenX将是[-ActualWidth; ActualWidth]，但不是[0; ActualWidth的。这就是你想要的吗？

Answer 5

应该相对于屏幕中心计算screenX和screenY ...

Answer 6

我没有看到使用Windows API绘图时，原点位于屏幕左上角的事实。我假设你的坐标系是

y
|
|
+------x

另外，根据斯科特的问题，您的坐标系是否位于中心位置，还是位于左下角？

但是，Windows屏幕API是

+-------x
|
|
|
y

您需要将坐标转换从经典笛卡尔转换为Windows。

将3D点投影到2D屏幕坐标

6 个答案: