了解libGDX投影矩阵

Question

在过去的几周里，我一直在尝试学习libGDX库。我发现很难，尤其是我第一次尝试游戏开发时，要理解相机/视口关系系统。我被告知要使用的一行代码和API提到：

    batch.setProjectionMatrix(camera.combined);

尽管进行了4个小时的研究，但我仍然缺乏对此代码功能的完整理解。根据我的基本理解，它“告诉”相机正在寻找的批次。我缺乏理解力令人沮丧和愤怒，如果有人能帮助我，我会很感激。代码片段的另一个问题是我不确定何时需要实现（在render方法中，create方法等）。

Answer 1

考虑用相机拍照。例如。使用智能手机相机拍摄公园长椅的照片。当你这样做时，你会在智能手机屏幕上看到公园的长凳。这似乎非常明显，但让我们来看看这涉及到什么。

照片上工作台的位置与拍摄照片时的站立位置有关。换句话说，它是相对于相机。在典型的游戏中，您不能相对于对象放置对象。相反，你把它们放在游戏世界中。在游戏世界和相机之间进行翻译是使用矩阵完成的（这只是一种变换坐标的数学方法）。例如。当您将相机向右移动时，工作台会在照片上向左移动。这称为视图矩阵。

图片上工作台的确切位置还取决于工作台与相机之间的距离。至少，它在3D中完成（2D非常相似，所以继续阅读）。当它离得更远时它更小，当它靠近相机时它更大。这称为透视投影。您也可以使用正交投影，在这种情况下，对象的大小不会根据到相机的距离而改变。无论哪种方式，公园中工作台的位置和大小都会转换为屏幕上的位置和大小（以像素为单位）。例如。公园里的长凳是两米宽，照片上是380像素。这称为投影矩阵。

camera.combined表示组合的视图和投影矩阵。换句话说：它描述了游戏世界中的事物应该在屏幕上呈现的位置。

调用batch.setProjectionMatrix(cam.combined);指示批处理使用该组合矩阵。每当值发生变化时，您都应该调用它。这通常是在调用resize时以及移动或以其他方式改变相机时。

如果您不确定，可以在render方法的开头调用它。

Answer 2

另一个答案非常好，但我想出一种不同的方式来描述它可能有助于它点击。

你通常在“世界空间”中处理你的游戏，这是一个类似于现实世界的坐标系。在线性代数中，您可以通过将点的坐标乘以表示两个坐标系之间关系的矩阵，将空间中的点从一个坐标系转换为另一个坐标系。

视图矩阵乘以一个点，将其从世界空间转换为相机空间（相机的视角）。投影矩阵用于将点从相机空间转换为屏幕空间（设备屏幕的平面2D矩形）。当您在Libgdx中的相机上调用update()时，它会将最新的位置，方向，视口大小，视野等更改应用到其视图和投影矩阵，以便它们可以在着色器中使用。

您很少需要在2D中处理相机空间中的内容，因此SpriteBatch不需要单独的视图和投影矩阵。它们可以组合成一个矩阵，直接从世界空间转换到屏幕空间，这已经在相机中自动完成，因此是camera.combined矩阵。

SpriteBatch有一个默认的内置着色器，它将此投影矩阵与精灵的所有顶点相乘，以便它们正确映射到平面屏幕。

每当您移动相机或调整屏幕大小时，都应该致电setProjectionMatrix。

第三种类型的矩阵叫做模型矩阵，用于3D东西。模型矩阵描述了模型在世界空间中的方向，比例和位置。因此，它乘以模型中的坐标，将它们从局部空间移动到世界空间。

Answer 3

以一个基本的sidecrolling游戏为例。当玩家移动到一侧时，相机会跟随他们。这意味着世界上的物体并不一定与屏幕上的物体相对应，因为屏幕和世界相对于彼此移动。

这里有一个例子：说你的屏幕是100px * 100px平方（出于某种原因）。您将对象放置在位置（50,0），因此它现在位于屏幕的中间和底部。现在假设您将播放器向右移动，整个屏幕平移以跟随播放器。这意味着您之前放置的对象应该在屏幕上向左移动。所以它仍然在世界上的（50,0），因为它实际上并没有相对于其他景物移动，但现在应该在（10,0）上绘制屏幕，因为屏幕正在看的世界的哪个部分已经改变。这是＆＃34; worldspace＆＃34;之间的区别。 （对象在世界中）和＆＃34;屏幕空间＆＃34; （在实际显示器上绘制对象的位置）。

当您尝试使用SpriteBatch进行绘制时，默认情况下假设世界空间坐标与屏幕空间坐标相同：当您说＆＃34;绘制在（50,0）和＃34; ，它将在屏幕上的（50,0）处绘制对象。即使相机移动，它也总是在屏幕上绘制（50,0），因此当相机平移时，对象将跟随并保持粘在屏幕上的相同位置。

由于您通常不想要，因此您需要提供SpriteBatch 投影矩阵，这是一个转换矩阵，用于说明如何将屏幕空间坐标转换为世界空间坐标，以及反之亦然。这样，当你告诉批次＆＃34;在（50,0）＆＃34;画画时，它可以查看从相机获得的矩阵并看到，因为相机已移动，（50,0）在世界上实际上意味着（10,0）在屏幕上，它将在正确的位置绘制你的精灵。