OpenGL点精灵在片段着色器中旋转

OpenGL point sprites rotation in fragment shader

本文关键字：旋转 片段 精灵 OpenGL      更新时间：2023-10-16

我将按照本教程学习更多关于OpenGL的知识，尤其是点精灵。但我被困在了页面末尾的一个练习上：

尝试通过更改片段着色器将点精灵旋转45度。

这一章和前几章都没有关于这类事情的暗示。我没有找到任何关于如何做到这一点的文档。这些是我的顶点和碎片着色器：

顶点着色器

#version 140
attribute vec2 coord2d;
varying vec4 f_color;
uniform float offset_x;
uniform float scale_x;
uniform float point_size;
void main(void) {
    gl_Position = vec4((coord2d.x + offset_x) * scale_x, coord2d.y, 0.0, 1.0);
    f_color = vec4(coord2d.xy / 2.0 + 0.5, 1.0, 1.0);
    gl_PointSize = point_size;
}

片段着色器

#version 140
varying vec4 f_color;
uniform sampler2D texture;
void main(void) {
    gl_FragColor = texture2D(texture, gl_PointCoord) * f_color;
}

我曾想过在FS中使用2x2矩阵来旋转gl_PointCoord，但我不知道如何填充矩阵来完成它。我应该将其作为统一传递给FS吗？

传统方法是将矩阵传递给着色器，无论是顶点还是片段。如果你不知道如何填写轮换矩阵，谷歌和维基百科可以提供帮助。

最重要的是，你将遇到一个简单的事实，即2D旋转是不够的。gl_PointCoord从[0,1]开始。纯旋转矩阵绕原点旋转，原点是点坐标空间的左下角。所以你需要的不仅仅是一个纯旋转矩阵。

你需要一个3x3矩阵，它有部分旋转和部分平移。这个矩阵应该如下生成（使用GLM进行数学运算）：

glm::mat4 currMat(1.0f);
currMat = glm::translate(currMat, glm::vec3(0.5f, 0.5f, 0.0f));
currMat = glm::rotate(currMat, angle, glm::vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));
currMat = glm::translate(currMat, glm::vec3(-0.5f, -0.5f, 0.0f));

然后将currMat作为4x4矩阵传递给着色器。您的着色器执行以下操作：

vec2 texCoord = (rotMatrix * vec4(gl_PointCoord, 0, 1)).xy
gl_FragColor = texture2D(texture, texCoord) * f_color;

我将把它留给你一个练习，学习如何将翻译从第四列移到第三列，以及如何将其作为3x3矩阵传递。当然，在这种情况下，您将对矩阵乘法执行vec3(gl_PointCoord, 1)。

我也遇到了同样的问题，但我找到了一个教程，解释了如何在相同的片段着色器中执行2d纹理旋转，只需传递旋转值（vRotation）。

#version 130
uniform sampler2D tex;
varying float vRotation;
void main(void)
{
    float mid = 0.5;
    vec2 rotated = vec2(cos(vRotation) * (gl_PointCoord.x - mid) + sin(vRotation) * (gl_PointCoord.y - mid) + mid,
                        cos(vRotation) * (gl_PointCoord.y - mid) - sin(vRotation) * (gl_PointCoord.x - mid) + mid);
    vec4 rotatedTexture=texture2D(tex, rotated);
    gl_FragColor =  gl_Color * rotatedTexture;
}

也许这种方法很慢，但只是为了证明/表明您可以在片段着色器内执行纹理2D旋转，而不是传递矩阵。

注：vRotation应以弧度为单位。

干杯，

你是对的，2x2旋转矩阵可以满足你的需要。

本页：http://www.cg.info.hiroshima-cu.ac.jp/~miyazaki/nknowledge/teche31.html展示了如何计算元素。请注意，您将旋转纹理坐标，而不是顶点位置-结果可能不是您所期望的-例如，它将围绕0,0纹理坐标旋转。

您可能还需要将point_size乘以2，并将gl_PointCoord缩小2，以确保旋转时整个纹理适合点精灵。但这是第二次改变。请注意，纹理坐标的直比例会将它们移向纹理坐标原点，而不是精灵的中间。

如果使用更高维度的矩阵（3x3），则可以将偏移、缩放和旋转组合为一个操作。

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