MVP 矩阵的 CPU 与 GPU 浮点精度

Question

我有一个问题，我认为是由于 CPU 上的浮点错误造成的。

我目前正在处理阴影贴图，起初我在 GPU 上进行 MVP 计算，例如

layout(location = 0) in vec3 inPos;

uniform mat4 projectionMatrix;
uniform mat4 viewMatrix;
uniform mat4 modelMatrix;

void main(void)
{
gl_Position = projectionMatrix * viewMatrix * modelMatrix * vec4(inPos, 1.0);
}

这显然不是所有的着色器代码， 但是这些计算得到了以下结果：

然后我想稍微优化一下代码并将 MVP 计算转移到 CPU 并将其作为统一传递给着色器，如下所示：

uniform mat4 MVP;

layout(location = 0) in vec3 inPos;

void main(void)
{
gl_Position = MVP * vec4(inPos, 1.0);
}

这些是结果：

我已经查看 CPU 矩阵乘法几个小时了，所以我 >90% 确定那里的一切都是正确的。

我为容器类提供了带有 set-functions 的矩阵，并使用单个 getter 检索它们。

void setModelMatrix(const glm::mat4& inModelMatrix){mModelMatrix = inModelMatrix;};
void setViewMatrix(const glm::mat4& inVewMatrix) {mViewMatrix = inVewMatrix;};
void setProjectionMatrix(const glm::mat4& inProjectionMatrix){mProjectionMatrix = inProjectionMatrix;};

//Calculates the MVP matrix and returns it
glm::mat4 getMVPMatrix() {
    return (mProjectionMatrix * mViewMatrix * mModelMatrix);
}

所以.. 任何关于可能是什么问题的想法？会不会是浮点错误？ 感谢您的所有回复！

Answer 1

这些绝对不是转换矩阵的精度问题；与此相关的任何问题都将显示为（阴影或对象的）未对齐，而不是渲染伪影。

这看起来更像是缓冲区采样分辨率错误；您的变换矩阵在这里可能有问题，但不是因为矩阵的精度有限，而是因为在进行光距离传递时，您选择的投影矩阵会将所有深度信息压缩到一个非常小的范围内。一般来说，您希望 any projection 矩阵的near 参数尽可能大；由传统投影矩阵生成的深度缓冲区值是非线性的（它们遵循 1/x 关系），因此如果 near 非常小，则大多数可用数字范围都会压缩到非常接近 near 剪辑平面。如果您在阴影映射中使用这种生成的缓冲区，则在反转深度压缩后，您会以一种看似随机的方式分散深度位。

两种可能的解决方案：

• 为光通使用更平衡的投影矩阵。

或

• 不要对阴影贴图使用光照通道（非线性）深度缓冲区，而是通过“手动”将世界空间单位中的“绝对”距离写入阴影贴图中，显式地在光照通道中生成线性深度图像片段着色器（您也可以将这些值写入深度缓冲区，但这通常会带来一些性能损失）。