投影和裁剪问题？

Question

我目前正在使用 C# 开发 Direct3D 11 渲染引擎。

我已经成功地绘制了三角形、应用了颜色和纹理等。 我现在尝试显示的对象是一个边长为 1 的旋转立方体，放置在世界空间的原点。 但在应用视图，尤其是投影矩阵时，我得到的结果并不令人满意。由于很难解释，我只是向您展示不同视图/投影组合得到的结果：

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来自我的顶点着色器的 HLSL 片段：

float4x4 wvpMatrix = mul(World, mul(View, Projection));
output.Position = mul(input.Position, wvpMatrix);

我使用的世界矩阵：

// Static rotation around all three axes
matrices.World = Matrix.Identity * Matrix.CreateFromYawPitchRoll(0.5f, 0.6f, 1.0f);

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测试 A

来自原点的简单视图向量z 正方向。没有使用投影。 您可以看到立方体的背面被修剪。

matrices.View = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 0, 0), new Vector3(0, 0, 1), Vector3.Up);
matrices.Projection = Matrix.Identity;

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测试 B

视图矩阵保持不变，但现在我使用的是正交投影矩阵。 这次立方体的正面消失了。您可以看到的部分是在测试 A 中被剪裁的部分。

matrices.View = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 0, 0), new Vector3(0, 0, 1), Vector3.Up);
matrices.Projection = Matrix.CreateOrthographic(2, 2, 0.01f, 100.0f);

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测试 C

，就像测试 A 中一样。这次是从负 z 方向三个单位的点查看场景。 当相机位置未设置为系统原点时，立方体看起来会变形。我认为还有一些剪辑。

matrices.View = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 0, -3), new Vector3(0, 0, 1), Vector3.Up);
matrices.Projection = Matrix.Identity;

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测试 D

最后，我使用透视投影。到目前为止，我还没有找到可以看到立方体任何部分的相机位置。我得到的只是全屏矢车菊蓝色。

matrices.View = Matrix.CreateLookAt(new Vector3(0, 0, -3), new Vector3(0, 0, 1), Vector3.Up);
matrices.Projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(1, 1, 0.1f, 100);

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我想做的第一件事是绘制完整的立方体 - 没有剪切。我尝试了近/远平面值的不同组合，但找不到可接受的解决方案。 我的最终目标是进行透视投影。但正如你所见，我什至无法获得场景的良好正交视图。

Answer 1

矩阵必须在某个时刻进行转置。

原因：

Microsoft.Xna.Framework.Matrix 结构的布局是基于行。 HLSL 中的矩阵是基于列的。

来自 XNA 文档：

矩阵在 XNA 框架中使用行向量布局。

来自关于矩阵顺序的维基百科文章：

列优先顺序是一种将数组展平到的类似方法
线性存储器，但列按顺序列出。 [...] 着色语言
GLSL 和 HLSL 使用列优先排序。

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解决方案 A：

在将所有矩阵发送到着色器之前转置它们：

var projection = Matrix.CreatePerspectiveFieldOfView(1, 1, 0.1f, 100);
projection = Matrix.Transpose(projection);

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解决方案 B：

将此行放入您的着色器代码中：

#pragma pack_matrix( row_major )