windows - 为什么在使用等光度分析时斑马条纹如此糟糕？

Question

我想做的是在表面上应用等光度。请参见下图(由 SolidWorks 生成)。检查这个link获取更多信息。

我使用 OpenGL 着色器技术来实现这种效果。但是我无法获得如上图所示的良好效果。这是我的方法。首先，我创建了一个由黑白 strip 组成的纹理。然后查看在我正在渲染的片段中采样的对象的法线，获取反射光线，并使用坐标从我最初创建的纹理中查找颜色信息。

顶点着色器:

#version 150

uniform mat4 zwuProjModelViewMat;
uniform mat4 zwuModelViewMat;

in vec3 zwaPosition;   // position of vertex
in vec3 zwaNormal;     // normal of vertex

out vec3 zwvEcNormal;
out vec3 zwvEcVertex;

void main()
{
    gl_Position = zwuProjModelViewMat * vec4(zwaPosition, 1.0);

    vec4 ecVertex = zwuModelViewMat * vec4(zwaPosition, 1.0);
    zwvEcVertex = ecVertex.xyz / ecVertex.w;
    zwvEcNormal = normalize(mat3x3(zwuModelViewMat) * zwaNormal);

}

片段着色器:

#version 150

uniform sampler2D zwuEnvMap;  // the look-up texture

in vec3 zwvEcNormal;
in vec3 zwvEcVertex;

out vec4 outputColor;

void main()
{
    vec3 reflectDir = reflect(zwvEcVertex, normalize(zwvEcNormal));

    float m = 2.0 * sqrt(reflectDir.x * reflectDir.x +
                         reflectDir.y * reflectDir.y +
                        (reflectDir.z + 1.0) * (reflectDir.z + 1.0));

    vec2 index;
    index.t = (reflectDir.y / m) + 0.5;
    index.s = (reflectDir.x / m) + 0.5;

    vec3 envColor = texture2D(zwuEnvMap, index).rgb;

    outputColor = vec4(envColor, 1.0);
}

下图是我得到的。斑马纹不是很光滑。顺便说一句，如果我在立方体上应用着色器，我无法在某些视角获得任何斑马线。

如何改进此方法以获得更好的效果。或者关于实现这种效果有更好的想法吗？

编辑 2014-05-27我使用的纹理图片是这样的。

以及我使用的参数:

glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WARP_S, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WARP_T, GL_REPEAT);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_SPHERE_MAP);
glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_SPHERE_MAP);
glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);

Answer 1

我认为在这里使用纹理不是正确的方法，因为您在此过程中会丢掉很多图像质量。我稍后会解释为什么会这样，以及我认为您应该如何实现片段着色器。

想象一下您的(已经转换的)模型在一个巨大的圆柱体中。这里是一个正方形。您正在使用位于 C 的相机透过这个圆柱体进行观察。

渲染模型时，相机将发射光线，这些光线将在场景的表面法线中反射。然后这些会击中暗区(A)或亮区(B)这就是你目前正在做的事情。

接下来，您在片段着色器中所做的是找出每条光线“落在”纹理上的位置。在设置中，纹理包裹在我们虚拟圆柱体的内部。从理论上讲，这种方法是合理的。实际上，由于以下几个原因，它并没有完全达到目标:

• 你必须提前生成条纹纹理。
• 您依赖于纹理采样器来返回您希望深色具有的颜色。
• 必须对纹素进行采样，这是一个缓慢的过程。
• 纹理有像素。因此，您在控制条纹之间的距离以及每个条纹的宽度方面受到限制。

所有这些问题都可以通过丢弃纹理并仅使用片段着色器来解决。

让我们从相机的角度再看一些几何体的反射光线:

r 向量也不是反射光线。此时我们只查看 2D 平面，这意味着这条射线的 Z 坐标设置为 0。请注意，矢量与通过矢量起点的水平线形成一个角度。它在图中用 theta 标记。如果我们计算这个角度，原则上我们有一个介于 0 和 360 度之间的值。

现在请注意圆柱体侧面的图案。每 P 度开始一个新的条纹，其中每个条纹的长度为 D 度。如果我们想知道某条反射光线指向的是暗区还是亮区，我们所要做的就是计算(theta mod P) < D。 .

通过这种方式，您可以计算哪些像素应该被视为暗像素，而无需首先使用纹理!您可以改变 P 和 D 变量来分别定义条纹的间距和宽度。