カメラの背後にあるポイントを正しく投影するにはどうすればよいですか？

興味のあるポイントの上に感嘆符を付ける3Dゲームを作成しています。

2D画面のどこにマーカーを配置するかを見つけるために、マーカーを配置する3Dポイントを手動で投影しています。

次のようになります。

よさそうだ。マーカーが画面の外側にある場合は、座標をクリップして画面に合わせます。次のようになります。

これまでのところ、アイデアはかなりうまくいっています。ただし、対象のポイントがカメラの背後にある場合、結果のX、Y座標が反転し（正/負など）、次のように画面の反対側の隅にマーカーが表示されます。

（投影されてからクランプされた点がマーカーの先端です。マーカーの回転を気にしないでください）

錐台の後ろの座標がXとYで反転しているので、それは理にかなっています。したがって、私がしていることは、カメラの後ろにある座標を反転することです。しかし、座標を反転する必要があるときの正確な条件はまだわかりません。

これは現在、私の投影コードは次のようになっています（C＃でSharpDXを使用）。

    public override PointF ProjectPosition(float viewportWidth, float viewportHeight, float y)
    {
        var projectionMatrix = Matrix.PerspectiveFovRH(GetCalibratedFOV(Camera.FOV, viewportWidth, viewportHeight), viewportWidth / viewportHeight, Camera.Near, Camera.Far);
        var viewMatrix = Matrix.LookAtRH(new Vector3(Camera.PositionX, Camera.PositionY, Camera.PositionZ), new Vector3(Camera.LookAtX, Camera.LookAtY, Camera.LookAtZ), Vector3.UnitY);
        var worldMatrix = Matrix.RotationY(Rotation) * Matrix.Scaling(Scaling) * Matrix.Translation(PositionX, PositionY, PositionZ);
        var worldViewProjectionMatrix = worldMatrix * viewMatrix * projectionMatrix;

        Vector4 targetVector = new Vector4(0, y, 0, 1);
        Vector4 projectedVector = Vector4.Transform(targetVector, worldViewProjectionMatrix);

        float screenX = (((projectedVector.X / projectedVector.W) + 1.0f) / 2.0f) * viewportWidth;
        float screenY = ((1.0f - (projectedVector.Y / projectedVector.W)) / 2.0f) * viewportHeight;
        float screenZ = projectedVector.Z / projectedVector.W;

        // Invert X and Y when behind the camera
        if (projectedVector.Z < 0 ||
            projectedVector.W < 0)
        {
            screenX = -screenX;
            screenY = -screenY;
        }

        return new PointF(screenX, screenY);
    }

ご覧のとおり、私の現在の考えは、Z座標またはW座標が負の場合に座標を反転させることです。ほとんどの場合は機能しますが、機能しない特定のカメラ位置がまだいくつかあります。特にこの点は、1つの座標が機能し、他の座標が機能しないことを示しています（正しい位置は右下でなければなりません）。

私は次の場合に反転を試みました：

• Z 否定的です（これが私にとって最も意味のあることです）
• W は負です（負のW値の意味がわかりません）
• どちらかZまたはW負である（現在はほとんどの時間を働いているもの）
• ZとWは別の記号です、別名：（Z / W < 0私には理にかなっています。ただし機能しません）

しかし、私のすべての点が正しく投影される一貫した方法をまだ見つけていません。

何か案は？

少し違う方法でやってみませんか？

通常どおり開始し、ビューポート内のすべてのマーカーをレンダリングします。マーカーがビューポートの外にある場合-続行します：

1. マーカーの位置を取得する A
2. カメラの位置を取得しますB（多分少し前に）
3. ABこれら2つの間の3Dベクトルを計算します
4. そのベクトルを2Dスクリーン境界に変換および正規化します（Aビューの中心にありB、ビューの境界にぶつかります）

色付きの線はABベクトルです。細い黒い線は文字の高さです。右側は2D画面です

5. たぶん、カメラの後ろのすべてが常に下端に行くというルールを追加します
6. マーカーのサイズとオーバーラップに関して、画面スペースにマーカーを描画します

ビューポートから外れるマーカーが位置間でジャンプするかどうかを確認するために、それを試す必要があるかもしれません。これが発生した場合は、マーカーがビューポートの境界に近づいたときに位置を揺らすことができます。

3つのベクトル[camera position]、[camera direction]および[object position]。内積を計算[camera direction]して[object position]-[camera position]。結果が負の場合、オブジェクトはカメラの後ろにあります。

私があなたのコードを正しく理解したとすると、それは次のようになります：

if((PositionX - Camera.PositionX) * Camera.LookAtX
    + (PositionY - Camera.PositionY) * Camera.LookAtY
    + (PositionZ - Camera.PositionZ) * Camera.LookAtZ
    < 0)

テストのみ（projected.W <0）、テストなし（Z <0 || W <0）。

一部のクリップスペース定式化（cough OpenGL cough）では、可視範囲には正と負のZ値が含まれますが、Wは常にカメラの前が正で後ろが負です。

float screenX = (((projectedVector.X / abs(projectedVector.W)) + 1.0f) / 2.0f) * viewportWidth;
float screenY = ((1.0f - (projectedVector.Y / abs(projectedVector.W))) / 2.0f) * viewportHeight;

そして、この部分を削除します

// Invert X and Y when behind the camera
if (projectedVector.Z < 0 || projectedVector.W < 0)
{
    screenX = -screenX;
    screenY = -screenY;
}

自動的に写真をカメラに向け、適切な場所で画面に写真を自動的に描画する看板を試してください