使用Vertex Shader实现图像旋转时缩放导致图像超出纹理的问题

阿华AIGC实验室

2026-5-14

解决旋转+缩放时图像超出目标纹理范围的问题

我来帮你搞定这个问题——你遇到的图像超出纹理边界的情况，核心原因是旋转后没有提前计算边界适配，直接缩放导致扩展后的顶点超出了目标纹理的范围。咱们先拆解现有代码的问题，再给出修复后的实现。

问题分析

你的当前代码逻辑是：

将顶点归一化坐标转换为纹理实际像素位置
绕Z轴旋转
转回归一化坐标后直接缩放并偏移到中心

但这里忽略了一个关键：矩形旋转后，其最小包围盒的尺寸会比原矩形大（比如正方形转45度后，对角线长度远大于边长）。此时直接按原尺寸缩放，旋转后的顶点就会超出[0,1]的归一化范围，导致部分图像被裁切。

修复方案

我们需要先计算旋转后内容的最小包围盒尺寸，再基于这个尺寸计算适配的缩放因子，确保旋转后的内容能完整容纳在目标纹理内，同时保持中心对齐。以下是修改后的Vertex Shader代码：

cbuffer VS_ROTATE : register (b0) {
    float fxAngle;
    float fyAngle;
    float fzAngle;
    float fScale;
    float fWidthSrc;
    float fHeightSrc;
    float offset;
};
struct VS_INPUT {
    float4 Pos : POSITION;
    float2 Tex : TEXCOORD;
    uint TexIdx : TEXINDEX;
};
struct VS_OUTPUT {
    float4 Pos : SV_POSITION;
    float2 Tex : TEXCOORD;
    uint TexIdx : TEXINDEX;
};

VS_OUTPUT VS(VS_INPUT input) {
    VS_OUTPUT output;
    output.Pos = input.Pos;
    output.Tex = input.Tex;
    output.TexIdx = input.TexIdx;

    // 无旋转时直接返回
    if (fxAngle == 0.0 && fyAngle == 0.0 && fzAngle == 0.0)
        return output;

    float fzRadAngle = radians(fzAngle);
    float cosTheta = cos(fzRadAngle);
    float sinTheta = sin(fzRadAngle);

    // 1. 计算旋转后内容的最小包围盒尺寸
    float rotatedWidth = abs(fWidthSrc * cosTheta) + abs(fHeightSrc * sinTheta);
    float rotatedHeight = abs(fWidthSrc * sinTheta) + abs(fHeightSrc * cosTheta);

    // 2. 计算适配缩放因子：确保旋转后的内容能完整放入原纹理范围，再乘以用户指定的缩放比例
    float fitScaleX = fWidthSrc / rotatedWidth * fScale;
    float fitScaleY = fHeightSrc / rotatedHeight * fScale;
    float fitScale = min(fitScaleX, fitScaleY); // 取较小值保证内容完全适配

    // 3. 顶点变换：归一化坐标→中心原点→旋转→适配缩放→转回目标空间
    float2 ptPos = input.Pos.xy;
    // 转到以纹理中心为原点的空间（[-0.5, 0.5]范围）
    ptPos -= 0.5;
    // 旋转
    float2 rotatedPos = float2(
        ptPos.x * cosTheta - ptPos.y * sinTheta,
        ptPos.x * sinTheta + ptPos.y * cosTheta
    );
    // 应用适配缩放，再转回[0,1]范围的归一化坐标
    rotatedPos *= fitScale;
    rotatedPos += 0.5;

    output.Pos.xy = rotatedPos;
    return output;
};