Java 使用二维HUD图标在三维环境中跟踪对象

我试图有一个2D HUD，其中有图标，跟踪3D环境中HUD后面3D对象在屏幕上的位置

推理：有时你看不到3D对象（太远或离屏幕太远），但你仍然想知道它在哪里

问题：3D场景使用透视矩阵进行变换，赋予其深度（z轴），HUD严格为2D（xy平面）。由于深度的原因，2D HUD无法正确跟踪距离较远/较近的对象

我想要的：一种获取二维向量[（x，y）pos]的方法，用于放置图标，使其位于背景中三维对象的中心位置

xy平面（z=0）中所有对象的示例：

// Function call in the OpenGL draw() method
FloatMatrix proj = FloatMatrix.getPerspectiveMatrix( this.fov, this.width, this.height, 0.1f, 200.0f );

// Function
public static FloatMatrix getPerspectiveMatrix( Double fov, float w, float h, float near, float far ){
    float asp = w/h;
    float fov_cos = (float) Math.cos( fov / 2.0d );
    float fov_sin = (float) Math.sin( fov / 2.0d );
    float fov_cot = fov_cos/fov_sin;
    float a_0  = fov_cot/asp;
    float a_3  = (far + near)/(near-far);
    float a_43 = (2.0f * far * near)/(near-far);
    float[] an = {
            a_0,  0.0f,    0.0f, 0.0f,
            0.0f, fov_cot, 0.0f, 0.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_3,  -1.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_43, 0.0f,
    };
    return new FloatMatrix( an, 4, 4 );

}

您可以看到，随着对象离中心越来越远，图标（白色的圆圈）越来越偏离中心。

深度增加的对象示例（离中心越远==越深）：

// Function call in the OpenGL draw() method
FloatMatrix proj = FloatMatrix.getPerspectiveMatrix( this.fov, this.width, this.height, 0.1f, 200.0f );

// Function
public static FloatMatrix getPerspectiveMatrix( Double fov, float w, float h, float near, float far ){
    float asp = w/h;
    float fov_cos = (float) Math.cos( fov / 2.0d );
    float fov_sin = (float) Math.sin( fov / 2.0d );
    float fov_cot = fov_cos/fov_sin;
    float a_0  = fov_cot/asp;
    float a_3  = (far + near)/(near-far);
    float a_43 = (2.0f * far * near)/(near-far);
    float[] an = {
            a_0,  0.0f,    0.0f, 0.0f,
            0.0f, fov_cot, 0.0f, 0.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_3,  -1.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_43, 0.0f,
    };
    return new FloatMatrix( an, 4, 4 );

}

可以看到，HUD认为三维对象仍然在同一平面上。

伪代码：

// Function call in the OpenGL draw() method
FloatMatrix proj = FloatMatrix.getPerspectiveMatrix( this.fov, this.width, this.height, 0.1f, 200.0f );

// Function
public static FloatMatrix getPerspectiveMatrix( Double fov, float w, float h, float near, float far ){
    float asp = w/h;
    float fov_cos = (float) Math.cos( fov / 2.0d );
    float fov_sin = (float) Math.sin( fov / 2.0d );
    float fov_cot = fov_cos/fov_sin;
    float a_0  = fov_cot/asp;
    float a_3  = (far + near)/(near-far);
    float a_43 = (2.0f * far * near)/(near-far);
    float[] an = {
            a_0,  0.0f,    0.0f, 0.0f,
            0.0f, fov_cot, 0.0f, 0.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_3,  -1.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_43, 0.0f,
    };
    return new FloatMatrix( an, 4, 4 );

}

.getPos（）获取向量（x，y，z）

我的透视矩阵：

// Function call in the OpenGL draw() method
FloatMatrix proj = FloatMatrix.getPerspectiveMatrix( this.fov, this.width, this.height, 0.1f, 200.0f );

// Function
public static FloatMatrix getPerspectiveMatrix( Double fov, float w, float h, float near, float far ){
    float asp = w/h;
    float fov_cos = (float) Math.cos( fov / 2.0d );
    float fov_sin = (float) Math.sin( fov / 2.0d );
    float fov_cot = fov_cos/fov_sin;
    float a_0  = fov_cot/asp;
    float a_3  = (far + near)/(near-far);
    float a_43 = (2.0f * far * near)/(near-far);
    float[] an = {
            a_0,  0.0f,    0.0f, 0.0f,
            0.0f, fov_cot, 0.0f, 0.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_3,  -1.0f,
            0.0f, 0.0f,    a_43, 0.0f,
    };
    return new FloatMatrix( an, 4, 4 );

}

---

这很简单。你可以用。它将采用给定的模型视图、投影和视口变换，以及一个三维点，并应用反转，在窗口坐标中为您吐出一个二维点（对于小的输入错误，我深表歉意，只需在此处键入此项）：

完成此操作后，将在二维窗口坐标中创建三维点。然后简单地将投影切换到二维正交投影，以窗口像素为单位，并在二维空间中绘制HUD

---

对于性能，如果每帧要绘制多个HUD项目；只需每帧获取一次modelview/projection/viewport（或者，更好的是，如果您更改缓存并仅在需要时重新查询它们，则使其无效），并在后续调用

gluProject

时重用它们

@MichaelMitchell如果你想了解数学，请查看官方文件，其中底部显示了使用的矩阵方程。对于一个非常深入的描述，将给你一个完整的理解所涉及的数学加上一些，检查。这个链接显示了OpenGL从3D位置到最终渲染窗口坐标的所有步骤。哇！谢谢你的链接！