OpenGL，具有正交投影的几何着色器

OpenGL, geometry shader with orthographic projection

本文关键字：何着色 投影 OpenGL      更新时间：2023-10-16

这是一个绘制抗锯齿线的简单程序。这个程序是有效的，我只有在添加投影时才有问题。我必须在另一个上下文中使用这个程序，我必须在那里使用正交投影。我想我必须替换几何着色器中的参数"win_scale"，但我不知道我必须如何缩放结果，也不知道如果我使用投影，我必须如何重写函数。以下是着色器。顶点着色器：

#version 330 core
layout (location = 0) in vec2 position;
layout (location = 1) in vec3 color;
uniform mat4 model;
//uniform mat4 view;
uniform mat4 projection;
out VS_OUT {
vec3 color;
} vs_out;
void main() {
gl_Position = projection * vec4(position.x, position.y, 0.0f, 1.0f);
vs_out.color = color;
}

几何体着色器

#version 330 core
layout (points) in;
layout (triangle_strip, max_vertices = 4) out;
uniform vec2 target;
uniform float thickness;
uniform vec2 win_scale; //window width and height
in VS_OUT {
vec3 color;
} gs_in[];
out vec3 fColor;
vec2 screen_space(vec4 vertex) {
return vec2(vertex.xy/vertex.w) * win_scale;
}
void main() {
fColor = gs_in[0].color;
vec2 p0 = screen_space(gl_in[0].gl_Position); // gs_in[0] since there's only one input vertex
vec2 p1 = target * win_scale;
// determine the direction of each of the  segments
vec2 v0 = normalize(p1-p0);
// determine the normal of each of the segments
vec2 n0 = vec2(-v0.y, v0.x);

gl_Position = vec4((p0 - thickness * n0)/win_scale, 0.0, 1.0);
EmitVertex();
gl_Position = vec4((p0 + thickness * n0)/win_scale, 0.0, 1.0);
EmitVertex();
gl_Position = vec4((p1 - thickness * n0)/win_scale, 0.0, 1.0);
EmitVertex();
gl_Position = vec4((p1 + thickness * n0)/win_scale, 0.0, 1.0);
EmitVertex();        
EndPrimitive();
}

总的来说，我通过以下方式传递投影值：

glm::mat4 proj = glm::ortho(0.f, (float)width, 0.f, (float)height, -1.f, 1.f);
glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(shader.Program, "projection"), 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(proj));

当然，如果有人对我如何实现更好的抗锯齿线有建议，这些都是受欢迎的。

您应该将顶点位置传递给几何体着色器

out VS_OUT {
vec2 pos;
vec3 color;
} vs_out;
void main()
{
vs.out.pos = position;
.....
}

然后，可以在几何体着色器中进行计算，并在几何体着色中使用projection矩阵，方法与在顶点着色器中相同：

in VS_OUT {
vec2 pos;
vec3 color;
} gs_in[];

uniform mat4 projection;
uniform vec2 win_scale; // compensation for the view matrix 
void main()
{
.....
vec2 p0 = gs_in[0].pos
vec2 p1 = target;
// determine the direction of each of the  segments
vec2 v0 = normalize(p1-p0);
// determine the normal of each of the segments
vec2 n0 = vec2(-v0.y, v0.x);
....
gl_Position = projection * vec4((p0 - thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
gl_Position = projection * vec4((p0 + thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
gl_Position = projection * vec4((p1 - thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
gl_Position = projection * vec4((p1 + thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();
....
}


注意，常见的解决方案是绘制GL_LINES、GL_LINE_STRIP或GL_LINE_LIST，并使用具有输入布局lines:的几何体着色器

#version 330 core
layout (lines) in;
layout (triangle_strip, max_vertices = 4) out;
uniform float thickness;
uniform mat4 projection;
uniform vec2 win_scale; // compensation for the view matrix 
in VS_OUT {
vec2 pos;
vec3 color;
} gs_in[];
out vec3 fColor;
void main() {
fColor = gs_in[0].color;
vec2 p0 = gs_in[0].pos;
vec2 p1 = gs_in[1].pos;
vec2 v0 = normalize(p1-p0);
vec2 n0 = vec2(-v0.y, v0.x);
gl_Position = projection * vec4((p0 - thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
gl_Position = projection * vec4((p0 + thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
gl_Position = projection * vec4((p1 - thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
gl_Position = projection * vec4((p1 + thickness*n0)/win_scale, 0.0, 1.0); EmitVertex();  
EndPrimitive();
}


请参阅Khronos OpenGL wiki-几何体着色器：


请注意，在渲染中，场景中的每个对象通常由模型矩阵、视图矩阵和投影矩阵进行变换。

  • 投影矩阵：
    投影矩阵描述了从场景的3D点到视口的2D点的映射。投影矩阵从视图空间变换到剪辑空间，并且剪辑空间中的坐标通过用剪辑坐标的w分量进行除法而被变换到在(-1，-1，-1)到(1，1，1)范围内的归一化设备坐标(NDC)。

  • 视图矩阵：
    视图矩阵描述了观看场景的方向和位置。视图矩阵从世界空间转换到视图(眼睛)空间。在视口的坐标系中，X轴指向左侧，Y轴向上，Z轴在视图之外(请注意，在右手系统中，Z轴是X轴和Y轴的叉积)。

  • 模型矩阵：
    模型矩阵定义网格在场景中的位置、方向和相对大小。模型矩阵将网格的顶点位置转换为世界空间。

这意味着顶点到剪辑空间的转换工作方式如下：

gl_Position = projection * view * model * vec4( pos.xyz, 1.0 );

由于具有的二维场景和正交投影，因此可以跳过模型矩阵和视图矩阵的变换。在您的情况下，您可以通过除以win_scale:来对此进行补偿

gl_Position = projection * vec4( pos.xy/win_scale, 0.0, 1.0 );


请参阅更多OpenGL-鼠标坐标到空间坐标：

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