每个片段照明和窗口到相机的转换

Posted 2023-02-22

【中文标题】每个片段照明和窗口到相机的转换

【英文标题】：per fragment lighting and window to camera transforms

【发布时间】：2012-05-07 13:02:19

【问题描述】：

我使用窗口到相机的变换实现了每个片段的光照和光衰减：

vec4 ndcPos;
ndcPos.xy = ((gl_FragCoord.xy / windowSize.xy) * 2.0) - 1.0;
ndcPos.z = (2.0 * gl_FragCoord.z - gl_DepthRange.near - gl_DepthRange.far) / (gl_DepthRange.far - gl_DepthRange.near);
ndcPos.w = 1.0;

vec4 clipPos = ndcPos / gl_FragCoord.w;

vec3 cameraPos = vec3(clipToCameraMatrix * clipPos);

然后我使用 lightPos 和 cameraPos 来计算光照。 lightPos 在世界空间中有一个固定的位置。我有 ViewMatrix 来处理 fps 风格的相机和 ModelMatrix。早些时候我使用顶点位置而不是窗口到相机的变换，一切都很好。现在，当我使用相机在物体周围移动时，我得到了不正确的照明。在上传到片段着色器之前，lightPos 乘以 ViewMatrix。

glUniform3fv(dirToLightUniformLocation, 1, glm::value_ptr(ViewMatrix * lightPos));

我不知道我做错了什么。

【问题讨论】：

您的代码看起来是正确的，因此错误出现在您未发布的代码中。

【参考方案1】：

你这里有一个问题：

ndcPos.z = (2.0 * gl_FragCoord.z - gl_DepthRange.near - gl_DepthRange.far) / (gl_DepthRange.far - gl_DepthRange.near);

除非您使用的是正交投影，否则 gl_FragCoord.z 不会线性映射到深度范围，这是由 w 分割引起的。虽然可以（并且不难）对其进行反向投影，但我建议您只需使用额外的可变输入/输出将视图空间眼睛位置从顶点着色器传递到片段着色器。

【讨论】：

当我使用 lightPos 和顶点位置乘以模型矩阵时，一切正常（良好的照明），但我想尝试使用 lightPos 和窗口到相机转换来计算照明。我基于link 实现了该技术，该教程有问题吗？我的代码和教程代码的主要区别在于相机的工作方式。

【参考方案2】：

灯光有什么问题？当您移动视图时，照明是否会保持静止？ （即镜面高光永远不会移动）。

你的 lightPos 应该是标准化的 Vec3：lightPosition - (worldMatrix * vertexPosition)

【讨论】：

我还没有实现镜面高光，但你可以在下面的图片中看到有什么问题。照明向观察者方向扭曲。 lightPosition - (worldMatrix * vertexPosition) 给出完全不正确的光照。我的代码基于link 不良照明：link 良好照明（顶点位置而不是窗口到相机的转换）：link

良好的照明是否也考虑了衰减？

是的，但正如我上面在良好照明中提到的，我使用顶点位置乘以模型矩阵。例如然后在光衰减方程中使用的距离 = length(lightPos - vec3(position));