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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

### V1：X 轴正交混合

在 `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 |