将屏幕坐标转换为Metal的规范化设备坐标

Question

我正在尝试使用用户触摸来渲染2D三角形。因此，我将让用户触摸屏幕上的三个点，这些点将用作三角形的顶点。

Answer 1

您已经知道需要从顶点着色器返回剪贴空间坐标（技术上为not normalized device coordinates）。问题是从UIKit坐标到Metal的剪贴空间坐标的方式和位置。

让我们开始定义这些不同的空间。请注意，下面，我为简化起见实际上使用了[DC]坐标，因为在这种特殊情况下，我们没有通过用w != 1返回顶点位置来引入透视图。 （这里我指的是剪辑空间位置的w坐标；在下面的讨论中，w始终指的是视图宽度）。

进行此转换的常规方法是在方便的任何空间（通常称为

model space

）将顶点传递到我们的顶点着色器中。由于我们是在2D模式下工作，因此我们不需要通常的一系列到世界空间的变换，而是到眼空间的变换。本质上，UIKit视图的坐标是我们的模型空间，世界空间和眼睛空间全部合为一体。我们确实需要一种正投影投影矩阵才能从该空间移至剪辑坐标。如果我们剔除与z轴相关的不必要部分，并假定视图边界的原点为（0，0），则可以进行以下转换：

我们可以将此矩阵传递到顶点着色器中，也可以在将顶点发送到GPU之前进行转换。考虑到所涉及的数据很少，此时实际上并不重要。实际上，完全使用矩阵是有点浪费的，因为我们可以通过几个乘法和一个加法来变换每个坐标。这是在Metal顶点函数中的外观：

float2 inverseViewSize(1.0f / width, 1.0f / height); // passed in a buffer
float clipX = (2.0f * in.position.x * inverseViewSize.x) - 1.0f;
float clipY = (2.0f * -in.position.y * inverseViewSize.y) + 1.0f;
float4 clipPosition(clipX, clipY, 0.0f, 1.0f);

只是为了验证我们从此变换中获得了正确的结果，让我们插入视图的左上角和右下角点，以确保它们在剪辑空间的末端处弯曲（如果线性，则这些点可以正确变换） ，其他所有人也将如此）：

这些观点似乎正确，所以我们完成了。如果您担心此转换带来的明显失真，请注意，它已被光栅化之前发生的viewport transformation完全消除了。]