OpenGL: отладка однопроходного каркасного рендеринга

Я пытаюсь реализовать документ «Однопроходный каркасный рендеринг», который кажется довольно простым, но он дает мне то, что я ожидал в отношении толстых, темных значений.

В документе не было точного кода для определения высоты, поэтому я сделал это так, как считал нужным. Код должен спроецировать три вершины в пространство окна просмотра, получить их «высоты» и отправить их во фрагментный шейдер.

Фрагментный шейдер определяет расстояние до ближайшего края и генерирует edgeIntensity. Я не уверен, что мне следует делать с этим значением, но поскольку оно должно масштабироваться между [0,1], я умножаю обратное значение на мой исходящий цвет, но оно очень слабое.

У меня было несколько вопросов, которые, я не уверен, решены в газетах. Во-первых, следует ли рассчитывать высоты в 2D, а не в 3D? Во-вторых, они размещают функции DirectX, где у DirectX другой диапазон z области просмотра, верно? Это имеет значение? Я умножаю исходящие высотные расстояния на значение w координат области просмотра, поскольку они рекомендуют исправить перспективную проекцию.

изображение пытается исправить для перспективной проекции

без коррекции (без предварительного умножения на значение w)

Кажется, что некорректированное изображение имеет явные проблемы с отсутствием коррекции перспективы на более удаленных сторонах, но изображение с коррекцией перспективы имеет очень слабые значения.

Может ли кто-нибудь увидеть, что не так с моим кодом или как отладить его отсюда?

мой код вершины в GLSL ...

float altitude(in vec3 a, in vec3 b, in vec3 c) { // for an ABC triangle
  vec3 ba = a - b;
  vec3 bc = c - b;
  vec3 ba_onto_bc = dot(ba,bc) * bc;
  return(length(ba - ba_onto_bc));
}

in vec3 vertex; // incoming vertex
in vec3 v2; // first neighbor (CCW)
in vec3 v3; // second neighbor (CCW)
in vec4 color;
in vec3 normal;
varying vec3 worldPos;
varying vec3 worldNormal;
varying vec3 altitudes;
uniform mat4 objToWorld;
uniform mat4 cameraPV;
uniform mat4 normalToWorld;
void main() {
  worldPos = (objToWorld * vec4(vertex,1.0)).xyz;
  worldNormal = (normalToWorld * vec4(normal,1.0)).xyz;
  //worldNormal = normal;
  gl_Position = cameraPV * objToWorld * vec4(vertex,1.0);
  // also put the neighboring polygons in viewport space
  vec4 vv1 = gl_Position;
  vec4 vv2 = cameraPV * objToWorld * vec4(v2,1.0);
  vec4 vv3 = cameraPV * objToWorld * vec4(v3,1.0);
  altitudes = vec3(vv1.w * altitude(vv1.xyz,vv2.xyz,vv3.xyz),
                   vv2.w * altitude(vv2.xyz,vv3.xyz,vv1.xyz),
                   vv3.w * altitude(vv3.xyz,vv1.xyz,vv2.xyz));
  gl_FrontColor = color;
}

и мой код фрагмента ...

varying vec3 worldPos;
varying vec3 worldNormal;
varying vec3 altitudes;
uniform vec3 cameraPos;
uniform vec3 lightDir;
uniform vec4 singleColor;
uniform float isSingleColor;
void main() {
    // determine frag distance to closest edge
    float d = min(min(altitudes.x, altitudes.y), altitudes.z);
    float edgeIntensity = exp2(-2.0*d*d);
    vec3 L = lightDir;
    vec3 V = normalize(cameraPos - worldPos);
    vec3 N = normalize(worldNormal);
    vec3 H = normalize(L+V);
    //vec4 color = singleColor;
    vec4 color = isSingleColor*singleColor + (1.0-isSingleColor)*gl_Color;
    //vec4 color = gl_Color;
    float amb = 0.6;
    vec4 ambient = color * amb;
    vec4 diffuse = color * (1.0 - amb) * max(dot(L, N), 0.0);
    vec4 specular = vec4(0.0);
    gl_FragColor = (edgeIntensity * vec4(0.0)) + ((1.0-edgeIntensity) * vec4(ambient + diffuse + specular));
}

person voodoogiant    schedule 09.09.2011    source источник


Ответы (2)


Я реализовал идею свиньи, и результат отличный, вот мой скриншот:

введите описание изображения здесь

struct MYBUFFEREDVERTEX {
    float x, y, z;
    float nx, ny, nz;
    float u, v;
    float bx, by, bz;
};

const MYBUFFEREDVERTEX g_vertex_buffer_data[] = {
    -1.0f, -1.0f, 0.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f,
    0.0f, 0.0f,
    1.0f, 0.0f, 0.0f,

    1.0f, -1.0f, 0.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f,
    1.0f, 0.0f,
    0.0f, 1.0f, 0.0f,

    -1.0f, 1.0f, 0.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f,
    0.0f, 1.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f,

    1.0f, 1.0f, 0.0f,
    0.0f, 0.0f, 1.0f,
    1.0f, 1.0f,
    1.0f, 0.0f, 0.0f,
};

glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4);

вершинный шейдер:

#ifdef GL_ES
// Set default precision to medium
precision mediump int;
precision mediump float;
#endif

uniform mat4 u_mvp_matrix;
uniform vec3 u_light_direction;

attribute vec3 a_position;
attribute vec3 a_normal;
attribute vec2 a_texcoord;
attribute vec3 a_barycentric;

varying vec2 v_texcoord;
varying float v_light_intensity;
varying vec3 v_barycentric;

void main()
{
    // Calculate vertex position in screen space
    gl_Position = u_mvp_matrix * vec4(a_position, 1.0);
    // calculate light intensity, range of 0.3 ~ 1.0
    v_light_intensity = max(dot(u_light_direction, a_normal), 0.3);
    // Pass texture coordinate to fragment shader
    v_texcoord = a_texcoord;
    // Pass bary centric to fragment shader
    v_barycentric = a_barycentric;
}

фрагментный шейдер:

#ifdef GL_ES
// Set default precision to medium
precision mediump int;
precision mediump float;
#endif

uniform sampler2D u_texture;

varying vec2 v_texcoord;
varying float v_light_intensity;
varying vec3 v_barycentric;

void main()
{
    float min_dist = min(min(v_barycentric.x, v_barycentric.y), v_barycentric.z);
    float edgeIntensity = 1.0 - step(0.005, min_dist);
    // Set diffuse color from texture
    vec4 diffuse = texture2D(u_texture, v_texcoord) * vec4(vec3(v_light_intensity), 1.0);
    gl_FragColor = edgeIntensity * vec4(0.0, 1.0, 1.0, 1.0) + (1.0 - edgeIntensity) * diffuse;
}
person Art Golf    schedule 06.03.2014
comment
Вы можете использовать fwidth(min_dist) как толщину в 1 пиксель, считая в единицах расстояния от края, и использовать step(fwidth(min_dist), min_dist) или лучше smoothstep(fwidth(min_dist), 2 * fwidth(min_dist), min_dist). Это устраняет необходимость в магическом числе 0.005. - person the swine; 07.03.2014

Во-первых, ваша функция altitude () ошибочна, ba_onto_bc вычисляется неправильно, потому что bc не является единичной длиной (либо нормализуйте bc, либо разделите ba_onto_bc на точку (bc, bc), которая является квадратом длины - вы экономите вычисление квадратного корня).

Высота должна быть рассчитана в 2D, если вам нужны края постоянной толщины, или в 3D, если вы хотите, чтобы края были правильными в перспективе.

Было бы намного проще использовать барицентрические координаты как отдельный атрибут вершины (т.е. вершина 0 треугольника получит (1 0 0), вторая вершина (0 1 0) и последняя вершина (0 0 1)). Во фрагментном шейдере вы должны вычислить минимум и использовать step () или smoothstep () для вычисления границ.

Для этого потребуется только 1 атрибут вместо текущих двух, и это также избавит от необходимости вычислять высоту в вершинном шейдере (хотя это может быть полезно, если вы хотите предварительно масштабировать барицентрические координаты, чтобы у вас были равномерно толстые линии, но вычисляйте его в автономном режиме. ). Он также должен работать практически мгновенно, поэтому это будет хорошей отправной точкой для достижения желаемого поведения.

person the swine    schedule 15.01.2012