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BlueRoseNote/03-UnrealEngine/卡通渲染相关资料/渲染功能/ARC/Rendering/正交投影混合.md

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2026-05-03 20:37:58 +08:00
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title: 正交投影混合
date: 2026-05-03 00:00:00
excerpt: OrthoBlend 透视校正技术,实现动画风格的透视扁平化效果
tags:
- ARC
- Rendering
- VertexFactory
- Toon
rating: ⭐
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# 正交投影混合
返回 [[Rendering]]
## 概述
正交投影混合OrthoBlend是 ARC 引擎实现**动画风格透视扁平化**的核心技术。在动画/格斗游戏中,角色需要减少透视畸变以保持美术控制的外观,这通过在透视投影和正交投影之间进行混合来实现。
引擎提供了两个版本:
- **V1** (`USES_ORTHO_BLEND_POSITION`):简单的 X 轴正交混合
- **V2** (`USES_ORTHO_BLEND_POSITION2`):基于物体中心距离的全透视校正("Purse correction"
## 实现细节
### V1X 轴正交混合
`Common.ush` 中定义:
```hlsl
float4 GetOrthoBlendPosition(
float4 WorldPosition,
float4x4 ViewProjectionMatrix,
float weight)
{
float4 ScreenPosition = mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
// 计算正交投影的 X 坐标
float OrthoScreenPositionX = dot(
ResolvedView.OrthoViewProjectionX, WorldPosition);
// 在透视和正交之间混合 X 轴
ScreenPosition.x = lerp(
ScreenPosition.x,
OrthoScreenPositionX * ScreenPosition.w,
weight * ResolvedView.OrthoBlendParameter);
return ScreenPosition;
}
```
`OrthoBlendParameter` 从 C++ 端通过 `ViewUniformShaderParameters` 传入,全局控制混合强度。`weight` 来自材质属性 `MP_OrthoBlendWeight`,允许逐材质控制。
### V2全透视校正
```hlsl
float4 GetOrthoBlendPosition2(
float4 WorldPosition,
float4x4 ViewProjectionMatrix,
float weight,
float3 ObjWorldPosition)
{
// 计算顶点相对于物体中心的偏移
float3 offset = WorldPosition.xyz - ObjWorldPosition.xyz;
// 物体中心到相机的距离(沿视线方向)
float dist = abs(dot(
ObjWorldPosition.xyz - ResolvedView.WorldCameraOrigin.xyz,
ResolvedView.ViewForward.xyz));
// 将顶点"拍平"到与物体中心相同距离的平面
float3 origin = ResolvedView.WorldCameraOrigin.xyz
+ ResolvedView.ViewForward.xyz * dist;
WorldPosition.xy = origin.xy + offset.xy;
// ... 后续投影变换
}
```
V2 的原理:将所有顶点投影到与物体中心等距的平面上,消除了前后肢体因透视导致的大小差异。
### 全 VertexFactory 覆盖
两个版本均在所有顶点着色器中实现:
| 顶点着色器 | 文件 |
|-----------|------|
| BasePass | `BasePassVertexShader.usf` |
| DepthOnly | `DepthOnlyVertexShader.usf` |
| PositionOnlyDepth | `PositionOnlyDepthVertexShader.usf` |
| HitProxy | `HitProxyVertexShader.usf` |
| DebugViewMode | `DebugViewModeVertexShader.usf` |
覆盖的 VertexFactory
- `LocalVertexFactory.ush`
- `GpuSkinVertexFactory.ush`
- `LandscapeVertexFactory.ush`
- `MeshParticleVertexFactory.ush`
- 所有 Particle VertexFactory
## 材质属性
通过 `MP_OrthoBlendWeight` 材质属性控制每个材质的混合权重:
```cpp
// MaterialTemplate.ush
float GetMaterialOrthoBlendWeight(FMaterialVertexParameters Parameters)
{
%s; // 由材质图生成
}
```
## C++ 端支持
- `SceneRendering.cpp`:计算 `OrthoBlendParameter` 并写入 ViewUniformBuffer
- `SceneTypes.h``MP_OrthoBlendWeight` 枚举值
- `HLSLMaterialTranslator.cpp`:材质编译支持
## 关联文档
- [[自定义材质属性]] — `MP_OrthoBlendWeight` 的定义
- [[屏幕对齐网格]] — 另一种屏幕空间变换方案
- [[局部位置缩放]] — 局部空间的顶点变换
## 修改文件列表
| 文件 | 修改类型 |
|------|---------|
| `Shaders/Private/Common.ush` | 新增 `GetOrthoBlendPosition` / `GetOrthoBlendPosition2` |
| `Shaders/Private/BasePassVertexShader.usf` | 调用正交混合 |
| `Shaders/Private/DepthOnlyVertexShader.usf` | 调用正交混合 |
| `Shaders/Private/PositionOnlyDepthVertexShader.usf` | 调用正交混合 |
| `Shaders/Private/HitProxyVertexShader.usf` | 调用正交混合 |
| `Shaders/Private/DebugViewModeVertexShader.usf` | 调用正交混合 |
| 所有 VertexFactory `.ush` | 提供 ObjWorldPosition |