c# - 如何投影OpenGL控件的顶部和底部区域(圆柱投影)？

Question

使用下面的代码，我可以在 openGL 控件中显示图像。呈长方形。现在我想将这个矩形的顶部和底部区域投影为圆柱形。我的意思是需要在 openGL 上执行矩形到圆柱形的投影。我怎样才能做到这一点？

private void CreateShaders()
{
    /***********Vert Shader********************/
    vertShader = GL.CreateShader(ShaderType.VertexShader);
    GL.ShaderSource(vertShader, @"attribute vec3 a_position;
                                varying vec2 vTexCoord;
                                void main() {
                                vTexCoord = (a_position.xy + 1) / 2;
                                gl_Position = vec4(a_position, 1);
                                }");
    GL.CompileShader(vertShader);

    /***********Frag Shader ****************/
    fragShader = GL.CreateShader(ShaderType.FragmentShader);
    GL.ShaderSource(fragShader, @"precision highp float;
    uniform sampler2D sTexture; varying vec2 vTexCoord;
                         void main ()
                         {
            //  vec4 color  = texture2D (sTexture, vTexCoord);
            vec2 x =vTexCoord - vec2(0.5);
            float r = length(x);//radious
            float u = r*atan( vTexCoord.x/sqrt(r*r-(vTexCoord.x*vTexCoord.x )));
            float v = (r*vTexCoord.y)/sqrt(r*r );
            vec4 color   = texture2D(sTexture, vec2(u, v));
            gl_FragColor = color;
                         }");
    GL.CompileShader(fragShader);
}

希望对着色器代码的 vTexCoord 进行一些更改会产生结果。

Answer 1

如果你想在 2d 平面上投影 2D 纹理，就像它是 3D 圆柱体一样，那么你必须通过 arcus function 转换纹理坐标。 (asin 或 acos)在片段着色器中。

[0, 1] 范围内的纹理坐标必须通过 asin 函数与 [-90°, 90°] 范围内的圆上的角度相关联。这个角度可以线性映射到[0, 1]范围内的新纹理坐标。

函数的输入是一个角度，返回值是一个距离:

float u = asin( vTexCoord.x*2.0-1.0 ) / 3.141593 + 0.5;

顶点着色器:

attribute vec3 a_position;
varying vec2 vTexCoord;
                                
void main()
{
    vTexCoord   = (a_position.xy + 1) / 2;
    gl_Position = vec4(a_position, 1);
}

片段着色器:

precision highp float;
uniform sampler2D sTexture;
varying vec2 vTexCoord;

void main()
{
    float u = asin( vTexCoord.x*2.0-1.0 ) / 3.141593 + 0.5;
    float v = vTexCoord.y; 

    vec4 color   = texture2D(sTexture, vec2(u, v));
    gl_FragColor = color;
}

查看原始代码的结果与使用asin映射的代码之间的区别:

---

在二维平面的投影中，圆柱体的顶部和底部是一个 ellipse , 可以表示为:

float b = 0.3;
float y = b * sqrt(1.0 - x*x)

纹理的投影必须在顶部和底部进行挤压以形成椭圆形:

float v_scale = (1.0 + b) / (1.0 + y);
float v = (pos.y * v_scale) * 0.5 + 0.5;

必须使用 discard 丢弃被剪裁的区域fragment shader 中的关键字:

if ( v < 0.0 || v > 1.0 )
    discard;

看看没有椭圆失真的结果和使用椭圆失真的代码之间的区别:

---

结合asin纹理坐标映射和椭圆变形的片段着色器:

片段着色器:

precision highp float;
uniform sampler2D sTexture;
varying vec2 vTexCoord;

void main()
{
    vec2  pos     = vTexCoord.xy * 2.0 - 1.0;
    float b       = 0.3;
    float v_scale = (1.0 + b) / (1.0 + b * sqrt(1.0 - pos.x*pos.x));

    float u = asin( pos.x ) / 3.1415 + 0.5;
    float v = (pos.y * v_scale) * 0.5 + 0.5;
    if ( v < 0.0 || v > 1.0 )
        discard;

    vec3 texColor = texture2D( u_texture, vec2(u, v) ).rgb;
    gl_FragColor  = vec4( texColor.rgb, 1.0 );
}

合并结果: