着色器 - 计算相对于对象的深度

Question

我正在尝试计算相对于 object 的 depth。
这是检索相对于 depth 的好方法>相机：Depth as distance to camera plane in GLSL

varying float distToCamera;

void main()
{
    vec4 cs_position = glModelViewMatrix * gl_Vertex;
    distToCamera = -cs_position.z;
    gl_Position = gl_ProjectionMatrix * cs_position;
}

在此示例中，深度是相对于相机。
但我想获得相对于对象的深度。如果我离物体很近或很远，我想要相同的深度和价值。

这是我想要实现的一个示例。在左侧，您可以看到深度是相对于相机的。而在右侧，即使相机从物体移回，深度也保持不变，因为它取决于物体。

Answer 1

片段到相机的距离总是依赖相机的位置。如果 value 不是常数，则不可能使 value 成为常数。

我建议您重新制定您正在开发的要求。您必须自己弄清楚您需要什么深度，它似乎不依赖于相机位置。

我建议您考虑引入一个平面，这将作为计算深度的参考。参数，指定平面在空间中的位置可以作为制服传递给着色器。

如何计算一个点到平原的距离？深度可以计算为从片段掉落的垂直于平面的长度。让我们有一个位于平面上的任意点 p 和该平面的法线 n。 距离是：

d = 点(f, n) - 点(p, n)

where f - 片段的位置。

下面列出了执行此计算的简单着色器：

uniform vec3 u_point;    
uniform vec3 u_normal;    
uniform float u_unitLength;

varying vec4 v_worldPosition;   

void main( void ) 
{        
    float refPoint = dot(u_point, u_normal);
    float testPoint = dot(v_worldPosition.xyz, u_normal);
    float depth = testPoint - refPoint;
    vec3 color = vec3(depth / u_unitLength);
    gl_FragColor = vec4( color, 1.0 );
}

您应该知道，您需要将片段位置的变化 v_worldPosition 从顶点着色器传递到片段着色器。我写了一个简单的example 进行演示。

可以进行一些优化。您可以不在着色器中执行 dot(p, n)，而是预先计算它。更多详情请阅读this。

因此，最好以一般形式传递平面方程的系数，而不是以点法线形式传递。优化的着色器将是：

uniform vec4 u_abcd;
uniform float u_unitLength;

varying vec4 v_worldPosition;   

void main( void ) 
{        
    float depth = dot(u_abcd.xyz, v_worldPosition.xyz) + u_abcd.w;
    vec3 color = vec3(depth / u_unitLength);
    gl_FragColor = vec4( color, 1.0 );
}

使用优化着色器的example。

您可以使用相机旋转平面，但要使其与物体的距离保持不变。有一个example。结果与您在 gif 动画中演示的一样。

Answer 2

我相信您所追求的是相对于对象的深度，而不是相机。要找到距物体原点的眼睛空间 Z 距离...

vec4 esVert = glModelViewMatrix * gl_Vertex;
vec4 esObjOrigin = glModelViewMatrix * vec4(0,0,0,1);
distToCamera = -esVert.z;
distToOrigin = -esObjOrigin.z;
originToVertexZ = distToOrigin - distToCamera;

现在，originToVertexZ 是相对于对象的位置而不是相机，因此除非您旋转相机，否则它不会改变。

可以预先计算并传入眼睛空间原点距离esObjOrigin.z（避免额外的矩阵相乘）。 IE。在应用程序代码中计算-(glModelViewMatrix * vec4(0,0,0,1)).z，并将其作为统一变量传入。

根据应用程序，您可能希望预先计算一个边界球体，为originToVertexZ 提供一个已知的上限和下限。例如，如果您总是想要示例中显示的平滑的零到一转换，请找到 bounds=max(length(vertex)) for each vertex in the object，然后找到 normalizedZ = 0.5*originToVertexZ/bounds+0.5。