在栅格化时有没有办法避免将0除以？

Question

我正在开发一个项目，我必须计算给定世界点的屏幕坐标 。

我阅读了一些材料并将此任务组织成四个子任务：

1. 将世界点与我的相机的逆TRS矩阵相乘，以接收相机坐标中的点。

2. 将相机坐标中的点与投影矩阵相乘，以接收剪切坐标中的点。投影矩阵看起来像这样

   (1 / tan (fov * 0.5 * PI / 180)), 0, 0, 0;   
   0, (1 / tan (fov * 0.5 * PI / 180)), 0, 0;  
   0, 0, - ((f + n) / (f - n)), - (2 * f * n / (f - n));   
   0, 0, -1, 0;
   

3. 将剪切坐标中的点与 1 / w 相乘，以接收ndc 中的点。
4. 将 ndc 转换为屏幕坐标。

这很好用，但我遇到了一些奇怪的结果和错误。事实证明，如果相机坐标中的点的z值为0，则剪切坐标中点的w值将变为0。 这导致在步骤3中除以0。

我是否忽略了某些事情或这是正常的吗？有没有办法计算摄像机z轴上点的屏幕位置，还是应该检查是否(z == 0)并返回屏幕中间？

Answer 1

您正在进行中心投影。在相机坐标中，投影中心是原点。投影平面是与摄像机前面的x-y平面平行的任何平面（即z！= 0）。

现在想象一下在相机坐标中z = 0的点会发生什么。其投射光线将与投影平面平行。因此，它在平面上没有图像。这就是除零所表示的。

在渲染过程中，您通常会设置一个近剪裁平面以避免这种情况（即，将忽略平面前面的任何内容）。这也避免了相机后面的物体变得可见。

因此，请插入支票if z in camera coordinates < near then ignore。或者，如果您有左手坐标系... > -near ...