在类似 Doom 的引擎中使用 glTexCoord4f() 在三角形中实现正确的纹理映射

Posted 2023-03-23

【中文标题】在类似 Doom 的引擎中使用 glTexCoord4f() 在三角形中实现正确的纹理映射

【英文标题】：Implementing correct texture mapping in triangles with glTexCoord4f() in a Doom-like engine

【发布时间】：2021-11-23 06:57:19

【问题描述】：

前段时间我问了一个与这个类似的问题，但在那种情况下，我试图纠正梯形的透视纹理映射，该梯形的水平线始终与glTexCoord4f() 平行，这相对简单。但是，现在我正在尝试在我的引擎中修复地板和天花板的纹理映射，问题是由于两者都取决于地图的形状，我需要使用三角形来填充地图可能的多边形形状包含。

我尝试了一些与用于在梯形上正确纹理映射相同的方法的变体，当我计算三角形边缘的大小（使用屏幕坐标）并将每个结果用于每个glTexCoord4f() 中都有不同的“q”，这就是代码当前的样子。

考虑到这一点，我如何在使用 glTexCoord4f() 时解决此问题？

这是我用来校正墙壁纹理映射的代码（功能性）：

float u, v;
glEnable(GL_TEXTURE_2D);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);

float sza = wyaa - wyab; //Size of the first vertical edge on the wall
float szb = wyba - wybb; //Size of the second vertical edge on the wall
    
//Does the wall have streeched textures?
if(!(*wall).streechTexture)
    u = -texLength;
    v = -texHeight;
else
    u = -1;
    v = -1;


glBindTexture (GL_TEXTURE_2D, texture.at((*wall).texture));
glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);

glTexCoord4f(0, 0, 0, sza);
glVertex3f(wxa, wyaa + shearing, -tza * 0.001953);

glTexCoord4f(u * szb, 0, 0, szb);
glVertex3f(wxb, wyba + shearing, -tzb * 0.001953);

glTexCoord4f(0, v * sza, 0, sza);
glVertex3f(wxa, wyab + shearing, -tza * 0.001953);

glTexCoord4f(u * szb, v * szb, 0, szb);
glVertex3f(wxb, wybb + shearing, -tzb * 0.001953);
            
glEnd();
glDisable(GL_TEXTURE_2D);

这里是渲染地板和天花板的当前代码（需要修复）：

glEnable(GL_TEXTURE_2D);
glBindTexture (GL_TEXTURE_2D, texture.at((*floor).texture));
float difA, difB, difC;

difA = vectorMag(Vertex(fxa, fyaa), Vertex(fxb, fyba)); //Size of the first edge on the triangle
difB = vectorMag(Vertex(fxb, fyba), Vertex(fxc, fyca)); //Size of the second edge on the triangle
difC = vectorMag(Vertex(fxc, fyca), Vertex(fxa, fyaa)); //Size of the third edge on the triangle

glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); //Rendering the floor
glTexCoord4f(ua * difA, va * difA, 0, difA);
glVertex3f(fxa, fyaa + shearing, -tza * 0.001953);

glTexCoord4f(ub * difB, vb * difB, 0, difB);
glVertex3f(fxb, fyba + shearing, -tzb * 0.001953);

glTexCoord4f(uc * difC, vc * difC, 0, difC);
glVertex3f(fxc, fyca + shearing, -tzc * 0.001953);
glEnd();


glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); //Rendering the ceiling
glTexCoord4f(uc, vc, 0, 1);
glVertex3f(fxc, fycb + shearing, -tzc * 0.001953);

glTexCoord4f(ub, vb, 0, 1);
glVertex3f(fxb, fybb + shearing, -tzb * 0.001953);

glTexCoord4f(ua, va, 0, 1);
glVertex3f(fxa, fyab + shearing, -tza * 0.001953);
glEnd();

glDisable(GL_TEXTURE_2D);

这是它的视觉效果图（为了比较，地板尝试正确的纹理映射失败，而天花板有仿射纹理映射）：

我知道如果我只是设置一个正常的透视图会更容易，但这只会破坏引擎的整个目的。

【问题讨论】：

正如我在上一篇文章中提到的，我知道这会容易得多，但问题的关键在于手动进行 3D 渲染，其方式或多或少与时间做到了，但没有达到那么低的水平。

为什么要重复这个问题？不欢迎重复提问以吸引注意力。

在前面的例子中，我只处理梯形，并且在图像中可以看到，我已经纠正了它，但我错误地认为它会很容易纠正它在三角形上。另外，这只是我在这里的第二个帖子，我找不到关闭上一个问题或将其删除的方法。

之前的帖子可以删了，现在没什么大问题了。

@Dr.Ether 但是你在那里失去了所有的 cmets ......而且那些活跃在那里的人可能看不到这个新的化身。最好在原始帖子中编辑新信息并通过 cmets 通知用户...如果改进足够，即使已关闭的问题也可以重新打开...

【参考方案1】：

这只是地板和天花板的问题（除非您的相机可以倾斜）。所以你可以像你一样渲染你的wals。但是对于地板和天花板，您有这些基本选项（正如我在您的旧重复帖子中提到的）：

自行光栅化扫描线

因此，不是渲染三角形（旧的光线投射器没有这样做），而是使用点而不是三角形来逐个像素地渲染垂直线。因为 GL 更适合多边形基元，所以这会慢得多。请参阅此处的draw_scanline 函数：

Efficient floor/ceiling rendering in Raycaster

使用透视图并传递z坐标

看起来您已经添加了 z 坐标。所以现在你只需要设置与你的墙壁渲染相匹配的透视图。 OpenGL 将自己完成其余的工作。所以你应该为你的GL_PROJECTION 矩阵添加类似gluPerspective 的东西。但仅适用于您的地板/天花板...

传递 z 坐标并覆盖片段着色器

所以你只需编写片段着色器，在其中计算 the perspective correct texture mapping correction 并输出所需的纹素颜色 +/- 一些光照。这里是着色器使用示例：

complete GL+GLSL+VAO/VBO C++ example

更多信息见：

Ray Casting with different height size

【讨论】：

感谢您的解决方案！前段时间我已经用Z距离纠正了，但我不明白“齐次坐标”的概念。过了一会儿，我才明白我应该将 Z 距离与屏幕坐标成比例，我不需要在墙上这样做，因为屏幕上墙壁的两个顶点的 Y 位置的减法返回了如果我进行“屏幕大小 * Z 距离”的计算，则值完全相同。