基于Pygame的自制立方体渲染器屏幕边缘出现畸变的原因是什么

问题原因 #

你遇到的畸变和光线计算无关，是透视投影的深度轴选择和计算逻辑错误导致的：
你当前代码把X轴作为投影分母（深度轴），但相机移动逻辑修改的是Y、Z轴坐标，当立方体偏离屏幕中心时，深度值（X轴差值）没有对应变化，导致横向/纵向的缩放比例完全错误，就会出现明显的拉伸畸变。

修复方案 #

只需修改两个部分的代码即可解决：

1. 替换投影坐标计算逻辑，采用行业通用的Z轴为深度轴的透视投影规则，适配Pygame的Y轴向下坐标系：

# 把main函数里原来的投影计算代码
for i, point in enumerate(cube):  # gets all coords of cube
    pX = point[0] - camCoord[0]
    pY = point[1] - camCoord[1]
    pZ = point[2] - camCoord[2]
    mpX = pZ / pX
    mpY = pY / -pX  # canvas Y deviation from origin
    newCoords = coordConvert(mpX * scale, mpY * scale)
    ...

# 替换为以下逻辑
for i, point in enumerate(cube):
    pX = point[0] - camCoord[0]
    pY = point[1] - camCoord[1]
    pZ = point[2] - camCoord[2]
    # 过滤相机后方的点，避免除零和反向投影
    if pZ <= 0:
        continue
    # 透视投影核心公式：投影坐标 = 世界坐标 * 焦距 / 深度
    mpX = (pX * scale) / pZ
    mpY = (-pY * scale) / pZ
    newCoords = coordConvert(mpX, mpY)
    cubeCoords[i][0] = newCoords[0]
    cubeCoords[i][1] = newCoords[1]
    drawCircle(newCoords[0], newCoords[1])

2. 调整立方体初始位置和操控逻辑，符合用户直觉：

• 把moveCubeCoords = [8, -4, -4]修改为moveCubeCoords = [0, 0, 10]，让立方体初始位于相机正前方10单位处
• 调整onEvent的按键映射，让方向键对应相机的上下左右平移：

def onEvent(event):
    if event.key == pygame.K_UP:
        camCoord[1] -= camSpeed
    if event.key == pygame.K_DOWN:
        camCoord[1] += camSpeed
    if event.key == pygame.K_RIGHT:
        camCoord[0] += camSpeed
    if event.key == pygame.K_LEFT:
        camCoord[0] -= camSpeed
    # 可选添加W/S键控制相机前后移动
    if event.key == pygame.K_w:
        camCoord[2] += camSpeed
    if event.key == pygame.K_s:
        camCoord[2] -= camSpeed
    print(camCoord)

修改完成后无论怎么移动相机，立方体都会保持正确的透视比例，不会出现异常畸变。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者waffle