Question

在我开始提问之前，先介绍一下背景。我不久前开始学习OpenGL，并且我已经学到了大部分关于它的知识here。我只是真的得到了2个教程，是的，我知道我最终还是要学习矩阵，但就目前来说，没什么特别的。所以让我们继续吧。

好吧，所以，我简化了我的程序，但不用担心，它仍然会重现同样的问题。就我的例子而言，我们制作了一个紫色三角形。我按照惯例，初始化GLFW和GLEW，并使用以下提示创建一个窗口：

glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);
glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_FORWARD_COMPAT, GL_TRUE);
glfwWindowHint(GLFW_SAMPLES, 8);

然后我创建了我的窗口：

GLFWwindow* Window = glfwCreateWindow(640, 480, "Foo", NULL, NULL);
glfwMakeContextCurrent(Window);
glfwSwapInterval(0);

这些是我的顶点：

float Vertices[] = {
    0.0f, 0.5f, 1.0f,
    0.5f, -0.5f, 1.0f,
    -0.5f, -0.5f, 1.0f
};

我的着色器：

const char* vertex_shader =
    "#version 330\n"
    "in vec3 vp;"
    "void main () {"
    "  gl_Position = vec4 (vp, 1.0);"
    "}";


const char* fragment_shader =
    "#version 330\n"
    "out vec4 frag_colour;"
    "void main () {"
    "  frag_colour = vec4 (0.5, 0.0, 0.5, 1.0);"
    "}";

一切都很好，我编译整个程序，瞧！紫色三角形！

Purple Triangle.png

顺便说一句，左上方的黄色计数器是FRAPS。

所以，无论如何，我的大脑得到了这个 awesome 的想法（不是真的），如果我这样做：vec4(vp, vp.z)在顶点着色器中？然后我想通过改变我的缓冲区中的z来获得一些排序的深度。请注意，我并没有考虑更换透视矩阵，这只是一种实验。 请不要恨我。

它有效，通过改变数值，我得到的东西看起来像深度，就像看起来它越来越远。看一下，我将顶部顶点从1.0更改为6.0：

现在问题出现了：我将值更改为999999999（9个9），我明白了：

似乎工作。与z = 6的差别不大。将其更改为999999999999999999999999（24个9）？没有不同。看看你自己：

所以这很奇怪。数字差异很大，但视觉上差别不大。准确性问题可能吗？ 349的多个24个九，我得到相同的结果。踢球者：将24个9乘以350，三角形消失。这对我来说是一个惊喜，因为我认为这种变化是可见的和渐进的。显然不是。但是，在顶点着色器中手动更改w而不是执行vp.z确实会产生渐进结果，而不是突然消失。我希望有人能够阐明这一点。如果你到目前为止，你是一个很棒的人，可以阅读我所有的废话，为此，我感谢你。

Answer 1

您的模型可以看作针孔相机的简单形式，其中深度方向的消失点是窗口中心。因此，如果延伸的话，与z轴平行的线在中心相交。窗口中心代表无限深度的点。

将顶点的z（或w）分量从1更改为6是深度的非常大的变化（顶点距离相机的距离比之前的距离大6倍）。这就是为什么得到的顶点比以前更靠近屏幕中心的原因。如果再次将z分量加倍，它将移动一点距离屏幕中心（距离将减半）。但显然已经非常接近中心，所以这种变化难以辨认。这同样适用于999999 ...深度值。

您可以在大多数自然图像上观察此属性，尤其是道路：

Road Image [来源：http://www.benetemps.com/road-warriors.htm]

如果你走在路上 - 让我们说 - 5米，你最终会到达图像底部的某个地方。如果再走五米，则继续前往图像中心。又过了五米，你就更近了。但是你可以看到屏幕上的距离变得越来越短，离你越远越远。

Answer 2

Nico为您提供了一个很好的视觉解释。同样的事情也可以通过使用简单数学来解释，使用齐次坐标的定义。

您的输入坐标的格式为：

(x, y, z)

通过在顶点着色器中使用vec4(vp, vp.z)，可以将这些坐标映射到：

(x, y, z, z)

在从剪辑坐标转换为规范化设备坐标时发生w除法后，将其映射到：

(x / z, y / z, 1.0f)

只要z的值为1.0f，这显然与(x, y, z)相同，这就解释了为什么第二个和第三个顶点不会在实验中发生变化

现在，当您更改z值时将其应用于第一个顶点，它将映射为：

(0.0f, 0.5f, z) --> (0.0f, 0.5f / z, 1.0f)

当您使用z值接近无穷大时，y坐标会收敛到0.5f / infinity，即0.0f。由于屏幕中心位于(0.0f, 0.0f)，因此映射的顶点会聚到屏幕中心。

此外，随着z值的增加，顶点移动越来越少。选择几个值：

z =    1.0f --> y = 0.5f
z =   10.0f --> y = 0.05f
z =  100.0f --> y = 0.005f
z = 1000.0f --> y = 0.0005f

例如，当您将z从100.0f更改为1000.0f时，y会更改0.0045，或者只会略高于您{0.2}的0.2％窗户高度。窗口高度为500像素，大约只有1个像素。

为什么三角形在某个值处完全消失有点神秘。我怀疑它在剪辑过程中一定是某种溢出/舍入问题。

OpenGL奇怪的顶点着色器问题

2 个答案: