视锥frustum

article/2025/3/17 5:34:04

视锥指的是一个实体形状,看起来像是一个顶部被平行于地基切除的金字塔。这就是一个透视相机渲染时能看到区域的形状。下面的思考实验有助于解释这个情况的成因。
想象拿着一根直棍子(比如扫帚把手或者铅笔)的一端对着相机并拍照。如果棍子正对着照片的中心,垂直于相机镜片,那么相机上只会看到一个圆;除了棍子的断点其它部分会被遮挡。如果将棍子向上移,慢慢能看见棍子的远端,但是将棍子向上翘起又会将远端隐藏起来。继续向上移动并向上调整棍子角度,圆形的断电最终会到达照片的边缘。在这个点上,现实世界中所有在棍子所在线上方的物体在照片中都不会出现。

棍子也可以简单的像左、右、下或者水平垂直移动的任意组合。相应调整棍子的角度都可以将棍子在相机中隐藏起来。
这个思考实验的意义在于,相机图片中的任何一个点最终对应于现实世界中的一条线,并且只会显示这条线上的一个点,这条线上所有在这个显示的点后面的物体都会被遮挡。图片的外边界由四个顶点对应的发散线定义。这四条线最终相交于相机位置所在的点。Unity中这个点就是相机的transform位置,被称为透视视图的中心。屏幕顶部和底部中心点汇集到透视视图中心点的连线形成的角度被称为视野field of view FOV)。
如上面介绍的,所有落在照片边界对应的发散线以外的事物在相机上是不可见的,同时还有两外两个限制。远近裁切平面平行于相机的XY平面,分别在相机的中心线上设置了一个确定的距离。所有于相机的距离小于近平面的距离或者大于远平面的距离的物体都不会被渲染。

图片定点对应的发射线和两个裁切平面一起定义了一个截断的金字塔,也就是视锥


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