OpenGL：從GLSL中的窗口空間座標計算眼圖座標？

Question

如何從GLSL中的窗口空間（幀緩衝區中的像素）座標+像素深度值請求（GLSL中的gluUnproject）來計算眼圖空間座標？

Answer 1

好了，就opengl.org一個人曾指出，剪輯空間座標投影產生由clipPos.w劃分來計算標準化設備座標。當將從ndc上的片段反轉爲片段空間座標時，需要重建該w（恰好相應的視圖空間（相機）座標爲-z），並將ndc座標與該值相乘以計算適當的剪輯空間座標（您可以通過將其與逆向投影矩陣相乘來變成視圖空間座標）。

以下代碼假定您正在處理後期處理幀緩衝區。在渲染幾何體時處理它時，可以使用gl_FragCoord.z而不是texture2D（sceneDepth，ndcPos.xy）.r。

下面是代碼：

uniform sampler2D sceneDepth; 
uniform mat4 projectionInverse; 
uniform vec2 clipPlanes; // zNear, zFar 
uniform vec2 windowSize; // window width, height 

#define ZNEAR clipPlanes.x 
#define ZFAR clipPlanes.y 

#define A (ZNEAR + ZFAR) 
#define B (ZNEAR - ZFAR) 
#define C (2.0 * ZNEAR * ZFAR) 
#define D (ndcPos.z * B) 
#define ZEYE -(C/(A + D)) 

void main() 
{ 
vec3 ndcPos; 
ndcPos.xy = gl_FragCoord.xy/windowSize; 
ndcPos.z = texture2D (sceneDepth, ndcPos.xy).r; // or gl_FragCoord.z 
ndcPos -= 0.5; 
ndcPos *= 2.0; 
vec4 clipPos; 
clipPos.w = -ZEYE; 
clipPos.xyz = ndcPos * clipPos.w; 
vec4 eyePos = projectionInverse * clipPos; 
} 

基本上這是gluUnproject的GLSL版本。

Answer 2

假設您堅持使用固定的管道式模型，視圖和投影，您只需實現gluUnProject man page中給出的公式即可。

在GLSL中沒有內置矩陣反轉，所以理想情況下你應該在CPU上。所以你需要提供一個統一的你構成的modelViewProjection矩陣的反函數。 gl_FragCoord在窗口座標中，所以您還需要提供視圖尺寸。

所以，你可能最終得到類似的信息（編碼即席）：

vec4 unProjectedPosition = invertedModelViewProjection * vec4( 
       2.0 * (gl_FragCoord.x - view[0])/view[2] - 1.0, 
       2.0 * (gl_FragCoord.y - view[1])/view[3] - 1.0, 
       2.0 * gl_FragCoord.z - 1.0, 
       1.0); 

如果你實現了自己的老矩陣堆棧的模擬那麼你可能罰款反轉的矩陣。否則，它可能是你預期的more daunting topic，你可能會更好地使用MESA的open source implementation（參見該文件中的第三個函數invert_matrix），僅僅因爲它沒有其他的測試過。

Answer 3

看起來是GLSL convert gl_FragCoord.z into eye-space z的重複。

編輯（完整的答案）：

// input: x_coord, y_coord, samplerDepth 
vec2 xy = vec2(x_coord,y_coord); //in [0,1] range 
vec4 v_screen = vec4(xy, texture(samplerDepth,xy), 1.0); 
vec4 v_homo = inverse(gl_ProjectionMatrix) * 2.0*(v_screen-vec4(0.5)); 
vec3 v_eye = v_homo.xyz/v_homo.w; //transfer from homogeneous coordinates 

Answer 4

我剛剛意識到沒有必要在片段着色器中進行這些計算。你可以通過這樣的CPU上，並與MVP倒數乘以它保存了幾個操作（假設glDepthRange(0, 1)，隨意編輯）：

glm::vec4 vp(left, right, width, height); 
glm::mat4 viewportMat = glm::translate(
    vec3(-2.0 * vp.x/vp.z - 1.0, -2.0 * vp.y/vp.w - 1.0, -1.0)) 
    * glm::scale(glm::vec3(2.0/vp.z, 2.0/vp.w, 2.0)); 
glm::mat4 mvpInv = inverse(mvp); 
glm::mat4 vmvpInv = mvpInv * viewportMat; 
shader->uniform("vmvpInv", vmvpInv); 

在着色器：

vec4 eyePos = vmvpInv * vec4(gl_FragCoord.xyz, 1); 
vec3 pos = eyePos.xyz/eyePos.w; 

Answer 5

我認爲所有可用的答案從某個方面觸及問題，khronos.org有一個Wiki頁面，列出了幾個不同的情況，並用着色器代碼進行了解釋，因此值得在此發佈。 Compute eye space from window space。