Понимание матрицы проекции libGDX

Question

За последние несколько недель я пытался изучить библиотеку libGDX. Мне сложно, особенно для моих первых попыток разработки игр, понять систему отношений Camera/Viewport. Одна строка кода, что я сказал, чтобы использовать, и API упоминает, является:

batch.setProjectionMatrix(camera.combined); 

Несмотря на хорошие 4 часов исследований, я до сих пор не хватает полного понимания функциональности этого кода. По моему основному пониманию, он «рассказывает» пакет, в котором камера смотрит. Мое недопонимание удручает и злится, и я был бы признателен, если бы кто-нибудь мог мне помочь. Еще одна проблема с фрагментом кода заключается в том, что я не уверен, когда это необходимо для реализации (в методе рендеринга, создании метода и т. Д.).

Answer 1

Рассмотрите возможность сделать снимок с помощью камеры. Например. используя вашу смартфоновую камеру с фотографией скамейки в парке. Когда вы это сделаете, вы увидите скамейку в парке на экране вашего смартфона. Это может показаться очень очевидным, но давайте посмотрим, что это значит.

Расположение скамьи на снимке относительно того места, где вы стояли при съемке. Другими словами, это относительно камеры. В обычной игре вы не ставите объект относительно объекта. Вместо этого вы размещаете их в своем игровом мире. Перевод между игровым миром и вашей камерой осуществляется с помощью матрицы (которая является просто математическим способом преобразования координат). Например. когда вы перемещаете камеру вправо, то скамейка движется влево на фотографии. Это называется матрицей вида.

Точное расположение скамьи на снимке также зависит от расстояния между скамейкой и камерой. По крайней мере, он работает в 3D (2D очень похож, поэтому продолжайте читать). Когда он находится дальше, он меньше, когда он близок к камере, он больше. Это называется перспективной проекцией. Вы также можете иметь орфографическую проекцию, и в этом случае размер объекта не изменяется в зависимости от расстояния до камеры. В любом случае, местоположение и размер скамейки в парке переводится в местоположение и размер в пикселях на экране. Например. скамейка шириной в два метра в парке, а на фотографии - 380 пикселей. Это называется проекционной матрицей.

camera.combined представляет собой комбинированную матрицу представлений и проекций. Другими словами: он описывает, где на экране должны отображаться вещи в игровом мире.

Вызов batch.setProjectionMatrix(cam.combined); поручить пакету использовать эту комбинированную матрицу. Вы должны вызывать это, когда изменяется значение. Обычно это происходит при вызове resize, а также при каждом изменении или изменении камеры.

Если вы сомневаетесь, вы можете называть это в начале вашего метода render.

Answer 2

Другой ответ превосходный, но я считаю, что это отличный способ описать его, чтобы он мог щелкнуть.

Как правило, вы имеете дело с игрой в «мировом пространстве», системе координат, аналогичной реальному миру. В линейной алгебре вы можете преобразовывать точки в пространстве из одной системы координат в другую путем умножения координат точки на матрицу, представляющую связь между двумя системами координат.

Матрица представления умножается на точку, чтобы преобразовать ее из пространства мира в пространство камеры (точка зрения камеры). Матрица проецирования используется для преобразования точки из пространства камеры в пространство экрана (плоский 2D-прямоугольник экрана вашего устройства). Когда вы вызываете update() на камеру в Libgdx, он применяет ваши последние изменения в позиции, ориентации, размере видового экрана, поле зрения и т. Д.к его представлениям и проекционным матрицам, чтобы их можно было использовать в шейдерах.

Вам редко приходится иметь дело с вещами в пространстве камеры в 2D, поэтому SpriteBatch не нуждается в отдельных матрицах вида и проекции. Их можно объединить в единую матрицу, которая преобразует прямо из пространства мира в пространство экрана, которое уже выполняется автоматически в Camera, следовательно, матрица camera.combined.

SpriteBatch имеет встроенный шейдер по умолчанию, который умножает эту матрицу проекции на все вершины ваших спрайтов, чтобы они были правильно отображены на плоский экран.

Вы должны позвонить setProjectionMatrix всякий раз, когда вы переместили камеру или изменили размер экрана.

Существует третий тип матрицы, называемый модельной матрицей, которая используется для 3D-материалов. Модельная матрица описывает ориентацию, масштаб и положение модели в мировом пространстве. Поэтому он умножается на координаты в модели, чтобы переместить их из локального пространства в мировое пространство.

Answer 3

Возьмем, к примеру, базовую игру прокрутки. Когда игрок перемещается в сторону, камера поворачивается, чтобы следовать за ними. Это означает, что объекты, находящиеся в мире, не обязательно соответствуют тому, где они находятся на экране, поскольку экран и мир перемещаются относительно друг друга.

Вот пример: скажем, ваш экран имеет площадь 100px * 100px (по какой-то причине). Вы размещаете объект в позиции (50, 0), поэтому теперь он находится посередине и внизу экрана. Теперь скажите, что вы переместите свой плеер вправо, и весь экран качается, чтобы следить за игроком. Это означает, что объект, который вы разместили ранее, должен был перемещаться влево на экране. Таким образом, он все еще находится на (50, 0) в мире, поскольку он фактически не перемещается относительно остальной части пейзажа, но теперь он должен быть нарисован, например, (10, 0) на экране, поскольку какая часть мира, на котором смотрит экран, изменилось. В этом разница между «мировым пространством» (где объект находится в мире) и «экраном» (где объект изображен на фактическом дисплее).

При попытке нарисовать с помощью SpriteBatch по умолчанию предполагается, что координаты пространства мира совпадают с координатами экрана: когда вы произносите «draw at (50, 0)», он будет рисовать объект в (50, 0). Даже если камера движется, она всегда рисуется на (50, 0) на экране, так как камера работает, объект будет следовать и оставаться на одном месте на экране.

Так как вы обычно не хотите, что вы даете матрицу SpriteBatch в проекции, которая является матрицей преобразования, которая говорит, как преобразовать координаты размера рабочего стола Worldspace координат, и наоборот. Таким образом, когда вы укажете «нарисовать на партии (50, 0)», он может посмотреть на матрицу, полученную от камеры, и увидеть, что, поскольку камера переместилась, (50, 0) в мире на самом деле означает (10, 0) на экране, и он нарисует ваш спрайт в нужном месте.