Question

我使用regl尝试实现一个非常简单的drawRect()函数，该函数最终将能够在 screen 空间（原点为0，屏幕左上角为0）

这是我到目前为止所拥有的：

const regl = require('regl')();
const mat4 = require('gl-mat4');

var drawRect = regl({
    frag: `
      precision mediump float;
      uniform vec4 color;
      void main() {
        gl_FragColor = color;
      }`,

    vert: `
      precision mediump float;
      attribute vec2 position;
      uniform vec2 offset;
      uniform vec2 scale;
      uniform float viewportWidth;
      uniform float viewportHeight;
      uniform mat4 projection;
      void main() {
        // windows ratio scaling factor.
        float r = (viewportWidth) / (viewportHeight);
        gl_Position = projection * vec4(position.xy * scale, 0, 1);
      }`,

    attributes: {
        position: [
            [-1, -1], //tri 1 bottom left
            [1, 1],
            [-1, 1],
            [-1, -1],
            [1, -1],
            [1, 1]
        ]
    },

    uniforms: {
        offset: regl.prop('offset'),
        scale: regl.prop('scale'),
        color: regl.prop('color'),
        viewportWidth: regl.context('viewportWidth'),
        viewportHeight: regl.context('viewportHeight'),
        projection: ({ viewportWidth, viewportHeight }) => {
            //glm::ortho(0.0f, 800.0f, 0.0f, 600.0f, 0.1f, 100.0f);
            //ortho(out:mat4, left, right, bottom, top, near, far)
            // this makes everything blank
            var m = mat4.ortho(
                [],
                0,
                viewportWidth,
                0,
                viewportHeight,
                0.1,
                100.0
            );
            console.log(m);
            return m;

        }
    },

    depth: {
        enable: false
    },

    cull: {
        enable: true
    },

    count: 6,

    viewport: {
        x: 0,
        y: 0,
        width: window.innerWidth,
        height: window.innerHeight
    }
});

regl.clear({
    color: [0, 0, 0, 255],
    depth: 1
});

// all these coordinates are in clip-space* right now (* I think)
// but I'd like to be able to pass in screen-space coordinates
drawRect([
    {
        offset: [0, 0],
        scale: [0.002, 0.002],
        color: [1, 0.2, 0.2, 1]
    },
    {
        offset: [0, -0.2],
        scale: [0.2, 0.05],
        color: [1, 0.2, 1, 1]
    },
    {
        offset: [0, 0],
        scale: [0.5, 0.5],
        color: [0.2, 0.2, 1, 1]
    }
]);

当前它绘制一个空白屏幕（我猜是由于投影矩阵裁剪或将所有内容移到视口之外）。如果您从顶点着色器中删除投影，或者在projection属性中使用单位矩阵，则它将再次呈现蓝色正方形。

所以我的问题是：

我在这里做错了什么？为什么我的正射投影不起作用？
将来我将如何调试它，以便我可以“查看”所得的坐标及其错误？

我已经阅读了一些SO问题，OpenGL书籍和博客，但是我被困在这里，因为看来这应该可行。

相关资源：

https://unspecified.wordpress.com/2012/06/21/calculating-the-gluperspective-matrix-and-other-opengl-matrix-maths/ https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WebGL_API/WebGL_model_view_projection https://webglfundamentals.org/webgl/lessons/webgl-2d-matrices.html WebGL Isometric projection Want an OpenGL 2D example (VC++, draw a rectangle) http://songho.ca/opengl/gl_transform.html

编辑：固定viewportWidth在正交投影中使用了两次。这可以修复空白屏幕，但是原点现在位于左下角而不是左上角。切换正交投影的参数会再次导致黑屏。

Answer 1

投影矩阵描述从场景的3D点到视口的2D点的映射。投影矩阵从视图空间转换为剪辑空间。通过除以剪辑的w分量，将剪辑空间中的坐标转换为（-1，-1，-1）到（1、1、1）范围内的归一化设备坐标（NDC）坐标。

在正交投影上，由于w分量为1（对于笛卡尔输入坐标），视图空间中的坐标线性映射到剪辑空间坐标，并且剪辑空间坐标等于规范化的设备坐标。

左，右，下，上，近和远的值定义一个框。盒子体积内的所有几何图形在视口上都是“可见的”。

最后，将规范化的设备坐标线性映射到视口。

设置像这样的正交投影时：

var m = mat4.ortho([], 0, viewportWidth, 0, viewportHeight, 0.1, 100.0);

然后将具有左下（0，0）和右上（viewportWidth，viewportHeight）的矩形从（-1， -1）到（1，1）。

当您这样设置视口时：

viewport: {x: 0, y: 0, width: window.innerWidth, height: window.innerHeight}

然后将NDC映射到左下角（0，0）和右上角（viewportWidth，viewportHeight）的视口矩形。

这意味着将（0，0，window.innerWidth，window.innerHeight）中的视图坐标映射到视口矩形（0，0，window.innerWidth，window .innerHeight）。因此，您正在绘制“窗口”（像素）坐标。

如果您定义的几何形状如下：

position: [[-1, -1], [1, 1], [-1, 1], [-1, -1], [1, -1], [1, 1] ]

{ offset: [0, 0], scale: [0.5, 0.5], color: [0.2, 0.2, 1, 1] }

然后，此几何图形的大小在视口上为1 * 1像素-从（-1，-1）到（1，1）的矩形，规模为（0.5，0.5）。

增大比例（例如scale: [100, 100]）以解决您的问题。

此外，几何图形必须位于近平面和远平面之间，才能位于视图体积之内。

在您的情况下，几何的z坐标为0，如顶点着色器中所指定：

gl_Position = projection * vec4(position.xy * scale, 0, 1);

但正射投影中指定，近平面为0.1，远平面为100.0

var m = mat4.ortho([], 0, viewportWidth, 0, viewportHeight, 0.1, 100.0);

这会导致几何结构被近平面裁剪，因为z坐标小于近平面。

更改近平面以解决问题：

var m = mat4.ortho([], 0, viewportWidth, 0, viewportHeight, -100.0, 100.0);

正交投影矩阵如下：

r = right, l = left, b = bottom, t = top, n = near, f = far 

2/(r-l)         0               0               0
0               2/(t-b)         0               0
0               0               -2/(f-n)        0
-(r+l)/(r-l)    -(t+b)/(t-b)    -(f+n)/(f-n)    1

根据评论：

对于mat4.ortho，左上角的原点应该为mat4.ortho([], 0, viewportWidth, viewportHeight, 0, -1, 1)，但在投影的情况下，屏幕上不再显示任何东西。

如果top为0且bottom为正值，则由于2/(top-bottom)，y轴变为负数。

要解决的是您可以手动反转y轴：

var m = mat4.ortho([], 0, viewportWidth, -viewportHeight, 0, -1, 1);

在这种情况下，您必须反转偏移量，因为视图的右上角是（0，0），左下角是（viewportWidth，-viewportHeight）。

例如

offset: [250, -250]

如果您愿意使用

var m = mat4.ortho([], 0, viewportWidth, viewportHeight, 0, -1, 1);

然后您必须反转y比例尺。

例如

scale: [100, -100]

尝试使用带WebGL的正投影投影在屏幕空间坐标中绘制形状（regl）

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