Почему Vulkan не использует стандартную декартову систему координат?

Многие системы координат в компьютерной графике помещают начало координат в верхнем левом углу, а ось Y направляет вниз.

Это связано с тем, что в ранних телевизорах и мониторах электронный луч, рисующий изображение, начинается в верхнем левом углу экрана и движется вниз.

Пиксели на экране обычно создавались путем считывания памяти по последовательным адресам, когда луч двигался вниз по экрану, и модуляции этого электронного луча в соответствии с каждым последовательным считыванием байта. Таким образом, ось Y соответствует времени, которое соответствует адресу памяти.

Даже сегодня практически все представления растрового изображения в памяти или в растровом файле начинаются в верхнем левом углу.

При рисовании растровых изображений на таком носителе естественно использовать систему координат, которая также начинается в верхнем левом углу.

Когда вы используете начало координат в нижнем левом углу, все становится немного сложнее, потому что для поиска байта, соответствующего пикселю, требуется немного больше математики и необходимо учитывать высоту растрового изображения. Обычно нет причин вводить дополнительную сложность.

Однако, когда вы начинаете вводить матричные преобразования, становится намного удобнее работать с направленной вверх осью y, потому что это позволяет вам использовать всю векторную алгебру, которую вы изучали в школе, без необходимости переворачивать ось y и все вращения в вашем мышление.

Итак, что вы обычно обнаружите, так это то, что когда вы работаете в системе, которая позволяет вам выполнять матричные операции, переводы, повороты и т. Д., Тогда у вас будет ось y, направленная вверх. Однако в какой-то момент глубоко внутри вычисления преобразуют координаты в направленную вниз ось y для низкоуровневых операций.

Одним из распространенных источников путаницы и ошибок в OpenGL было то, что координаты NDC и окна имели y, увеличивающуюся вверх, что противоречит соглашению, используемому почти во всех оконных системах и многих (но не во всех) форматах изображений, где y равно [0. .1] увеличивается вниз. В конечном итоге разработчикам во многих случаях приходилось вставлять Y-образный переворот в свой конвейер трансформации, и не всегда было ясно, когда они это сделали, а когда нет.

Поэтому Vulkan решил сделать так, чтобы вы могли загружать изображение из формата изображения y-вниз прямо в память и выводить его на экран без явных переворотов y, чтобы избежать этого источника ошибок.

Затем были выбраны другие системы координат, чтобы соответствовать этому, в том смысле, что направление y никогда не меняет направление в стандартном конвейере преобразования Vulkan. Это означало, что координаты вершины пространства клипа также имели y, увеличивающуюся вниз.

Это привело к тому, что координаты клипа Vulkan имеют другую ориентацию, чем координаты клипа D3D, что раздражало разработчиков, поддерживающих оба API. Таким образом, расширение VK_KHR_main maintenance1 добавляет возможность указывать отрицательную высоту области просмотра, что, по сути, вводит преобразование координаты пространства клипа в буфер кадра по оси y. (В D3D здесь, по сути, всегда был неявный y-переворот.)

Во всяком случае, я так запомнил рассуждения в Рабочей группе Vulkan. Я не думаю, что где-либо есть авторитетный общедоступный источник.