在 OpenGL 中渲染一个*填充的*半透明立方体

Posted 2023-02-22

【中文标题】在 OpenGL 中渲染一个*填充的*半透明立方体

【英文标题】：Rendering a *stuffed* translucent cube in OpenGL

【发布时间】：2011-09-03 12:40:13

【问题描述】：

不知道如何表达我的困惑，但这是我的想法： 具有透明（或半透明）边的立方体不是实心（填充、填充）立方体。它更像是一个空的玻璃立方体。现在我想要的是一个坚固的填充玻璃立方体。就像一个水晶球，但呈立方体形状。它们背后的东西看起来不同。我如何告诉 OpenGL 我的几何图形已填充？我如何实现从非常厚层（例如玻璃）后面看某个场景的效果？

【参考方案1】：

正确的术语是“固体”。而且您的问题很重要，并且没有简单的现场解决方法。对于简单的假折射来说，最好的方法是渲染一个立方体贴图，其原点位于对象边界体积的中心，并使用该立方体贴图与缩放为纹理坐标的对象法线。如果你想让它看起来更准确，你需要了解光与物质的相互作用。重现光与物质相互作用效果的唯一完全准确的方法是光线追踪（如果使用微分光线元素，可以称之为光子映射）。

如果要实时渲染结果，使用 OpenGL 可以获得粗略的近似值。

渲染半透明固体需要在某种程度上类似于

折射 反思 吸收 - 当光线穿过固体时，它会被过滤掉 荧光——例如，如果阳光，或者只是紫光穿过一块uranium glass，紫外线部分会导致绿色荧光。光的蓝色部分被吸收，但绿色部分从玻璃中发出。 散射 - 玻璃中的小颗粒、杂质、小气泡等将光线散射出去。这就是雾的作用。

在大多数情况下，伪造折射和吸收就足够了。玻璃可以以这种方式非常有效地渲染。渲染折射、吸收性固体有 3 个重要变量：

入射光线的进入角度（这隐含地确定了实体内的光线） 材料的思想 光线的出射角

有几种方法可以获得这些：

您可以预先计算它们，将它们存储为一组球面谐波系数，用作着色器中的附加采样器输入。 您可以使用深度剥离将相关对象切成表面层。奇数层为入口，偶数层为出口。你从近到远。近表面命中折射光线，您跟随该光线直到它撞击出射表面并再次将其折射到那里。光线的长度用作参数，例如Beer-Lambert 定律吸收方程。

那么如何在 OpenGL 中实现这一点。恐怕 *** 上的答案将无法涵盖它，除非它成长为一份成熟的论文。因此，我建议您参考 GPU Gems 2 的第 19 章，其中涵盖了基础知识http://http.developer.nvidia.com/GPUGems2/gpugems2_chapter19.html

【参考方案2】：

您正在尝试实现折射效果。在一般情况下，这不是一个微不足道的问题，书籍和网上都有大量可用的技术。

具体来说，对于立方体，您可以解析计算折射并在渲染每个面时应用合适的变换（您必须根据投影通过它的一个或多个背面面细分每个正面面；然后必须弄清楚立方体后面的场景将如何通过每个细分进行折射）。这是一个糟糕的解释，但恐怕要进行适当的解释。抱歉，我无法提供更多帮助，但我希望这足以让您走上正轨。

【讨论】：

谢谢回复。是否有一种技术可以包括填充几何形状但避免涉及复杂光学的事实？有点像我不关心光是如何折射的，因为材料的厚度，我只是想表明一个事实，即物体越多，它变得越不透明。对不起，如果我听起来很困惑，那是因为我是！

您可以使用着色器相对于立方体的深度淡化背景，但这看起来像一个均匀雾的立方体，而不是玻璃。

【参考方案3】：

实现所需效果的一种简单方法是将立方体的正面渲染为透明面，Alpha 值越大，立方体越厚。这仅适用于从观察者穿过立方体正面和正面相对侧的矢量的像素。如果像素是通过相邻的立方体侧面看到的，则需要进行一些着色器数学运算来计算适当的不透明度。

【参考方案4】：

您可以尝试在顶/底、左/右和正面/背面之间绘制许多透明方块。这样一来，被更多立方体遮挡的事物将位于更透明的层后面，因此不那么明显。