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189
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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@@ -123,14 +123,183 @@ float GetMaterialOrthoBlendWeight(FMaterialVertexParameters Parameters)
- [[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
## 完整代码解析
| 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 |
### Common.ush — V1：X轴正交混合
```hlsl
// ASW Change : 2016/03/29 11:30:55 Takuro.K
// V1：X轴正交混合
// 在透视投影的X轴坐标和正交投影的X轴坐标之间做 lerp
// weight 来自材质属性 MP_OrthoBlendWeight
// ResolvedView.OrthoBlendParameter 是全局混合强度
float4 GetOrthoBlendPosition( float4 WorldPosition, float4x4 ViewProjectionMatrix, float weight )
{
#if USES_ORTHO_BLEND_POSITION
float4 ScreenPosition = mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
// 用正交投影矩阵的X行点乘世界坐标，得到正交投影下的X坐标
float OrthoScreenPositionX = dot(ResolvedView.OrthoViewProjectionX, WorldPosition);
// 在透视X和正交X之间混合
// 注意乘以 ScreenPosition.w 是为了从 NDC 空间转回裁剪空间
ScreenPosition.x = lerp(
ScreenPosition.x, // 透视X
OrthoScreenPositionX * ScreenPosition.w, // 正交X（转回裁剪空间）
weight * ResolvedView.OrthoBlendParameter ); // 混合权重
return ScreenPosition;
#else
return mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
#endif
}
```
### Common.ush — V2：全透视校正（"Purse correction"）
```hlsl
// ASW Change : 2019/01/11 13:53:00 Takeshi.N
// V2：全透视校正（"Purse correction"）
// 原理：将所有顶点投影到与物体中心等距的平面上
// 消除前后肢体因透视导致的大小差异
float4 GetOrthoBlendPosition2( float4 WorldPosition, float4x4 ViewProjectionMatrix,
float weight, float3 ObjWorldPosition )
{
#if USES_ORTHO_BLEND_POSITION2
#if PARTICLE_FACTORY && !PARTICLE_MESH_FACTORY
// 非网格粒子不做透视校正，直接返回标准投影
return mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
#else
// 保存原始裁剪空间位置（用于最终 lerp）
float4 ClipSpacePositionOrigin = mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
// 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（沿视线方向的投影距离）
float dist = abs(dot(
ObjWorldPosition.xyz - ResolvedView.WorldCameraOrigin.xyz,
ResolvedView.ViewForward.xyz));
// 在视线方向上，距离相机 dist 处的点
float3 origin = ResolvedView.WorldCameraOrigin.xyz
+ ResolvedView.ViewForward.xyz * dist;
// 关键步骤：将顶点XY"拍平"到与物体中心等距的平面
// 这样所有顶点在相机方向上的距离相同，消除透视缩放差异
WorldPosition.xy = origin.xy + offset.xy;
float4 ClipSpacePosition = mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
// X轴补偿：物体中心可能不在视线正前方
// 需要补偿因"拍平"导致的X轴偏移
float4x1 VPM_X = float4x1( ViewProjectionMatrix._11_21_31_41 );
float x1 = mul(float4(origin, 1), VPM_X); // "拍平"参考点的X
float x2 = mul(float4(ObjWorldPosition, 1), VPM_X); // 物体中心的X
ClipSpacePosition.x += ClipSpacePosition.w * (x2 - x1) / dist;
// 根据全局参数和材质权重，在原始位置和校正位置之间混合
// step(0.01, weight) 确保 weight 接近0时完全不应用校正
return lerp( ClipSpacePositionOrigin, ClipSpacePosition,
ResolvedView.OrthoBlendParameter * step(0.01, weight) );
#endif
#else
return mul(WorldPosition, ViewProjectionMatrix);
#endif
}
```
### BasePassVertexShader.usf — 调用逻辑
```hlsl
// BasePassVertexShader.usf 中的调用逻辑
// 按优先级选择：V2 > V1 > 原始投影
#if USES_ORTHO_BLEND_POSITION2
// V2 透视校正：传入物体世界坐标作为参考点
ClipSpacePosition = GetOrthoBlendPosition2(
RasterizedWorldPosition,
ResolvedView.TranslatedWorldToClip,
GetMaterialOrthoBlendWeight( VertexParameters ), // 材质图中设置的权重
GetActorWorldPosition(VertexParameters.PrimitiveId) // 物体世界坐标
);
#elif USES_ORTHO_BLEND_POSITION
// V1 简单X轴混合
ClipSpacePosition = GetOrthoBlendPosition(
RasterizedWorldPosition,
ResolvedView.TranslatedWorldToClip,
GetMaterialOrthoBlendWeight( VertexParameters )
);
#else
// 原始透视投影
ClipSpacePosition = INVARIANT(mul(RasterizedWorldPosition, ResolvedView.TranslatedWorldToClip));
#endif
```
### C++ 端实现
```cpp
// SceneRendering.cpp — 正交投影混合参数计算
// ASW Change : 2016/03/29 Takuro.K
// 计算正交投影矩阵的 X 行（用于 Shader 中 dot 计算正交 X 坐标）
static FVector4 CalcOrthoBlendParameter(
const FViewMatrices& ViewMatrices,
const FMatrix& EffectiveTranslatedViewMatrix)
{
const FVector2D FOVTheta = ViewMatrices.ComputeHalfFieldOfViewPerAxis();
float distance = ViewMatrices.GetOrthoBlendBaseDistance();
float w = distance * FMath::Tan(FOVTheta.X);
float h = distance * FMath::Tan(FOVTheta.Y);
// 构建正交投影矩阵，提取 X 行
const FMatrix orthoMat = FOrthoMatrix(w, h, 0, 1);
const FMatrix ViewOrthoMatrix = EffectiveTranslatedViewMatrix * orthoMat;
return FVector4(
ViewOrthoMatrix.M[0][0],
ViewOrthoMatrix.M[1][0],
ViewOrthoMatrix.M[2][0],
ViewOrthoMatrix.M[3][0]);
}
// 计算混合权重（基于相机朝向的衰减）
static float CalcOrthoBlendWeight(
const FViewMatrices& ViewMatrices,
const FMatrix& EffectiveTranslatedViewMatrix)
{
float weight = ViewMatrices.GetOrthoBlendWeight();
// 相机正面朝向时权重最大，侧面时衰减
float face = ViewMatrices.GetOrthoBlendBaseRot()
.RotateVector(FVector(1, 0, 0)).X;
if (weight < 1.0f)
{
static const float THRESHOLD_MIN = 0.995f;
static const float RANGE = 1.0f - THRESHOLD_MIN;
face = FMath::Max((face - THRESHOLD_MIN) / RANGE, 0.0f);
weight *= face * face; // 平方衰减
}
return weight;
}
```
```cpp
// SceneRendering.cpp — 写入 ViewUniformShaderParameters
ViewUniformShaderParameters.OrthoViewProjectionX =
CalcOrthoBlendParameter(ViewMatrices, TranslatedViewMatrix);
ViewUniformShaderParameters.OrthoBlendParameter =
CalcOrthoBlendWeight(ViewMatrices, TranslatedViewMatrix);
```
## 代码修改情况
| 文件路径 | 行号 | 修改类型 | 修改内容 |
|---------|------|---------|---------|
| `Shaders/Private/Common.ush` | L1739~L1758 | 新增 | `GetOrthoBlendPosition` V1 X轴正交混合函数 |
| `Shaders/Private/Common.ush` | L1761~L1800 | 新增 | `GetOrthoBlendPosition2` V2 全透视校正函数 |
| `Shaders/Private/BasePassVertexShader.usf` | L94~L114 | 新增 | V2/V1 投影分支调用逻辑 |
| `Shaders/Private/DepthOnlyVertexShader.usf` | L152~L220 | 新增 | 同上（DepthOnly Pass） |
| `Shaders/Private/PositionOnlyDepthVertexShader.usf` | L49~L59 | 新增 | 同上（PositionOnlyDepth） |
| `Shaders/Private/HitProxyVertexShader.usf` | L147~L169 | 新增 | 同上（HitProxy Pass） |
| `Shaders/Private/DebugViewModeVertexShader.usf` | L162~L219 | 新增 | 同上（DebugViewMode Pass） |
| `Shaders/Private/MaterialTemplate.ush` | L2235~L2240 | 新增 | `GetMaterialOrthoBlendWeight` 材质访问函数 |
| `Source/Runtime/Renderer/Private/SceneRendering.cpp` | L1014~L1067 | 新增 | `CalcOrthoBlendParameter` / `CalcOrthoBlendWeight` 函数 |
| `Source/Runtime/Renderer/Private/SceneRendering.cpp` | L1717~L1758 | 新增 | 写入 `ViewUniformShaderParameters` OrthoBlend 参数 |