透视正确的纹理贴图

我正在为个人项目开发小型渲染引擎，但其中的纹理映射部分遇到了问题。

它似乎在某些情况下有效，但不适用于其他情况。例如，当顶点之一在摄影机后面时，纹理将被拉伸。

看似正确的大小写

错误的大小写

我猜想这与纹理映射不正确有关。我已经尝试了各种更改，主要涉及到相机的z距离，但是我找不到对代码的任何快速修复。

这是透视投影的代码：

public double[] project(double x, double y, double z) {
    double tx = x - camera.x;
    double ty = z - camera.z;
    double tz = y - camera.y;

    double cx = Math.cos(camera.pitch);
    double cy = Math.cos(camera.yaw);
    double cz = Math.cos(camera.roll);

    double sx = Math.sin(camera.pitch);
    double sy = Math.sin(camera.yaw);
    double sz = Math.sin(camera.roll);

    double dx = cy * (sz * ty + cz * tx) - sy * tz;
    double dy = sx * (cy * tz + sy * (sz * ty + cz * tx)) + cx * (cz * ty - sz * tx);
    double dz = cx * (cy * tz + sy * (sz * ty + cz * tx)) - sx * (cz * ty - sz * tx);

    double ez = 1.0 / Math.tan(FOV / 2.0);

    double bx = ez / dz * dx;
    double by = ez / dz * dy;

    if (dz < 0.0) {
        bx = -bx;
        by = -by;
    }

    int px = (int) (width + bx * height) / 2;
    int py = (int) (height + by * height) / 2;

    return new double[] { px, py, dz };
}

这是我的纹理映射代码：

public double[] map(double x, double y, double x0, double y0, double x1, double y1, double x2, double y2, double x3, double y3) {
    double A = (x0 - x) * (y0 - y2) - (y0 - y) * (x0 - x2);
    double B = ((x0 - x) * (y1 - y3) - (y0 - y) * (x1 - x3) + (x1 - x) * (y0 - y2) - (y1 - y) * (x0 - x2)) / 2.0;
    double C = (x1 - x) * (y1 - y3) - (y1 - y) * (x1 - x3);

    double det = A - 2.0 * B + C;

    double u;
    if (det == 0.0) {
        u = A / (A - C);
        if (Double.isNaN(u) || u < 0.0 || u > 1.0)
            return null;
    } else {
        double u1 = ((A - B) + Math.sqrt(B * B - A * C)) / det;
        boolean u1valid = !Double.isNaN(u1) && u1 >= 0.0 && 1.0 >= u1;

        double u2 = ((A - B) - Math.sqrt(B * B - A * C)) / det;
        boolean u2valid = !Double.isNaN(u2) && u2 >= 0.0 && 1.0 >= u2;

        if (u1valid && u2valid)
            u = u1 < u2 ? u2 : u1;
        else if (u1valid)
            u = u1;
        else if (u2valid)
            u = u2;
        else
            return null;
    }

    double v1 = ((1.0 - u) * (x0 - x) + u * (x1 - x)) / ((1.0 - u) * (x0 - x2) + u * (x1 - x3));
    boolean v1valid = !Double.isNaN(v1) && v1 >= 0.0 && 1.0 >= v1;

    double v2 = ((1.0 - u) * (y0 - y) + u * (y1 - y)) / ((1.0 - u) * (y0 - y2) + u * (y1 - y3));
    boolean v2valid = !Double.isNaN(v2) && v2 >= 0.0 && 1.0 >= v2;

    double v;
    if (v1valid && v2valid)
        v = v1 < v2 ? v2 : v1;
    else if (v1valid)
        v = v1;
    else if (v2valid)
        v = v2;
    else
        return null;

    return new double[] { u, v };
}

这是我的四边形绘制代码：

public void renderFace(Screen screen, int x0, int y0, int z0, int x1, int y1, int z1, int x2, int y2, int z2, int x3, int y3, int z3) {
    boolean render = true;

    double[] p0 = screen.project(x0, y0, z0);
    int px0 = (int) p0[0], py0 = (int) p0[1];
    render |= p0[2] >= ZCLIP && px0 >= 0 && px0 < screen.width && py0 >= 0 && py0 < screen.height;

    double[] p1 = screen.project(x1, y1, z1);
    int px1 = (int) p1[0], py1 = (int) p1[1];
    render |= p1[2] >= ZCLIP && px1 >= 0 && px1 < screen.width && py1 >= 0 && py1 < screen.height;

    double[] p2 = screen.project(x2, y2, z2);
    int px2 = (int) p2[0], py2 = (int) p2[1];
    render |= p2[2] >= ZCLIP && px2 >= 0 && px2 < screen.width && py2 >= 0 && py2 < screen.height;

    double[] p3 = screen.project(x3, y3, z3);
    int px3 = (int) p3[0], py3 = (int) p3[1];
    render |= p3[2] >= ZCLIP && px3 >= 0 && px3 < screen.width && py3 >= 0 && py3 < screen.height;

    if (!render)
        return;

    int minX = Math.min(Math.min(px0, px1), Math.min(px2, px3));
    if (minX < 0)
        minX = 0;
    if (minX > screen.width)
        minX = screen.width;

    int minY = Math.min(Math.min(py0, py1), Math.min(py2, py3));
    if (minY < 0)
        minY = 0;
    if (minY > screen.height)
        minY = screen.height;

    int maxX = Math.max(Math.max(px0, px1), Math.max(px2, px3));
    if (maxX < 0)
        maxX = 0;
    if (maxX > screen.width)
        maxX = screen.width;

    int maxY = Math.max(Math.max(py0, py1), Math.max(py2, py3));
    if (maxY < 0)
        maxY = 0;
    if (maxY > screen.height)
        maxY = screen.height;

    if (minX == maxX || minY == maxY)
        return;

    for (int py = minY; py < maxY; ++py)
        for (int px = minX; px < maxX; ++px) {
            double[] uv = screen.map(px + 0.5, py + 0.5, px0, py0, px1, py1, px2, py2, px3, py3);
            if (uv == null)
                continue;
            double u = uv[0], v = uv[1];

            double pz = (1 - u) * ((1 - v) * p0[2] + v * p2[2]) + u * ((1 - v) * p1[2] + v * p3[2]);
            if (pz < ZCLIP)
                continue;

            int texX = 15 - Math.min(15, (int) (16 * u));
            int texY = 15 - Math.min(15, (int) (16 * v));
            screen.setPixel(px, py, pz, Art.WALLS.getPixel(texX, texY) * BRICKS);
        }
}

谁能指出我在做什么错？我不太有经验，因为这是我第一次尝试实现游戏引擎。

感谢您提供任何见识。

我没有读过您的代码，因为我看到了这一点：“例如，当其中一个顶点位于摄影机后面时，纹理将被拉伸。”您必须将多边形裁剪到相机前面的Z =恒定平面上，否则会发生各种混乱:-)

@SimonF我已经在Z轴上进行剪切，请参见第3个代码中的ZCLIP。

我很抱歉！我看到了开头的段落，它“升起了红旗”。因此，考虑到“我猜想这与纹理映射不正确有关”。 ..我试图了解您的“地图”功能，但迷路了。例如，我不明白为什么需要平方根。 IIRC有一个从三角坐标开始的初始设置，以创建9个参数，a，b，cdefpqr，然后@像素x，y，U =（ax + by + c）/（px + qy + r）和V =（dx + ey + f）/（px + qy + r）。要确定abc..pqr，需要使用简化的“ 3x3”矩阵（即反w / out det）和矩阵muls的伴随。

@SimonF我的map（）函数根据此StackoverFlow答案改编而成。我以为是透视正确的，但我猜不是。是否所有透视正确的纹理贴图技术都需要将多边形分解为三角形？是否有不是矩阵形式的公式？谢谢！

人们到底为什么要避免矩阵计算。三角形使转换坐标变得容易。

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透视正确的纹理贴图

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