怎样做永久网站二维码,石景山老山网站建设,logo怎么注册,番禺建设局网站浅聊 Three.js 屏幕空间反射SSR(2)-SSRShader
前置基础 渲染管线中的相机和屏幕示意图 -Z (相机朝向的方向)||| -------------- - 屏幕/投影平面| | || | || | (f) | - 焦距| | ||…浅聊 Three.js 屏幕空间反射SSR(2)-SSRShader
前置基础 渲染管线中的相机和屏幕示意图 -Z (相机朝向的方向)||| -------------- - 屏幕/投影平面| | || | || | (f) | - 焦距| | || | || --------------| || || O - 相机原点 (也称为视点)| |||---------------------- X (水平轴)一、计算 viewPosition
根据深度图计算屏幕空间上的 视图位置。
float clipW cameraProjectionMatrix[2][3] * viewZcameraProjectionMatrix[3][3];
vec3 viewPosition getViewPosition( vUv, depth, clipW );二、计算反射位置 d1viewPosition
vec3 viewNormalgetViewNormal( vUv );// 入射光线方向
vec3 viewIncidentDirnormalize(viewPosition);// 反射光线方向
vec3 viewReflectDirreflect(viewIncidentDir, viewNormal);// 反射光线最大长度
float maxReflectRayLenmaxDistance/dot(-viewIncidentDir, viewNormal);// 反射位置
vec3 d1viewPosition viewPosition viewReflectDir * maxReflectRayLen;处理反射位置在近平面即 -cameraNear之的情况
目标: 确保反射光线的目标位置 (d1viewPosition) 不在近平面之前。如果在近平面之前则将其调整到近平面上。
if(d1viewPosition.z -cameraNear){//https://tutorial.math.lamar.edu/Classes/CalcIII/EqnsOfLines.aspxfloat t (-cameraNear - viewPosition.z) / viewReflectDir.z;d1viewPosition viewPosition viewReflectDir * t;
}^ -z|||| * 视点(viewPosition)| \| \|------------ (近平面z -cameraNear)| \| \| *| \| \| * d1viewPosition (初始位置)|------------------------------------- x解释: 反射光线的参数方程: P ( t ) v i e w P o s i t i o n t ∗ v i e w R e f l e c t D i r P(t) viewPosition t * viewReflectDir P(t)viewPositiont∗viewReflectDir
我们需要找到 t t t 使得: P ( t ) . z − c a m e r a N e a r P(t).z -cameraNear P(t).z−cameraNear
因此我们需要解方程: v i e w P o s i t i o n . z t ∗ v i e w R e f l e c t D i r . z − c a m e r a N e a r viewPosition.z t * viewReflectDir.z -cameraNear viewPosition.zt∗viewReflectDir.z−cameraNear
解这个方程得到: t − c a m e r a N e a r − v i e w P o s i t i o n . z v i e w R e f l e c t D i r . z t \frac{-cameraNear - viewPosition.z}{ viewReflectDir.z} tviewReflectDir.z−cameraNear−viewPosition.z
最后, 调整反射后目标位置: d 1 v i e w P o s i t i o n v i e w P o s i t i o n v i e w R e f l e c t D i r ∗ t ; d1viewPosition viewPosition viewReflectDir * t; d1viewPositionviewPositionviewReflectDir∗t;
三、计算反射位置在屏幕空间下的位置
// 屏幕分辨率
uniform vec2 resolution;// 视图空间转屏幕空间
vec2 viewPositionToXY(vec3 viewPosition){vec2 xy;vec4 clip cameraProjectionMatrix * vec4(viewPosition,1);//clipxy clip.xy;float clipW clip.w;//NDCxy / clipW;//uvxy (xy 1.) / 2.;//screenxy *resolution;return xy;
}vec2 d1 viewPositionToXY(d1viewPosition);四、屏幕空间光线步进(Ray Marching)
参考: DDA 画直线算法
// 片段着色器中的当前像素坐标
vec2 d0 gl_FragCoord.xy;vec2 d1 viewPositionToXY(d1viewPosition);// x 和 y 方向上的距离
float xLen d1.x-d0.x;
float yLen d1.y-d0.y;// 两个点之间的欧几里得距离
float totalLen length(d1-d0);// 在 x 和 y 方向上步数的最大值用于决定采样的步数
float totalStep max(abs(xLen), abs(yLen));// 每一步在 x 和 y 方向上的增量
float xSpan xLen / totalStep;
float ySpan yLen / totalStep;for(float i 0.; ifloat(MAX_STEP); i) {if(i totalStep) break;vec2 xy vec2(d0.x i * xSpan, d0.y i * ySpan);if(xy.x 0. || xy.x resolution.x || xy.y 0. || xy.y resolution.y) break;// 比例进度, 0~1float s length(xy - d0) / totalLen;vec2 uv xy / resolution;float d getDepth(uv);// 当前像素的视图空间深度值float vZ getViewZ(d);if(-vZ cameraFar) continue;float cW cameraProjectionMatrix[2][3] * vZcameraProjectionMatrix[3][3];vec3 vP getViewPosition( uv, d, cW );// https://comp.nus.edu.sg/~lowkl/publications/lowk_persp_interp_techrep.pdffloat recipVPZ 1. / viewPosition.z;// 基于插值得到的透视矫正后的深度值float viewReflectRayZ 1. / (recipVPZ s * (1. / d1viewPosition.z - recipVPZ));if(viewReflectRayZ vZ){// 只处理无限厚度的情况vec3 vN getViewNormal(uv);if(dot(viewReflectDir,vN) 0.) continue;float distance pointPlaneDistance(vP, viewPosition, viewNormal);if(distance maxDistance) break;vec4 reflectColor texture2D(tDiffuse, uv);gl_FragColor reflectColor;}
}只处理 viewReflectRayZ vZ的情况
^ -z||| * viewPosition (反射的起始位置)| \| \| \| \| \| * viewReflectRayZ (矫正后的深度值)| \| \| * vZ (当前像素深度值)| \| \| \| \|------------------------------------- x在透视投影下深度值绝对值越小表示距离相机越近。在进行光线行进时我们希望光线从起点出发经过所有可能的深度值直到目标位置 viewReflectRayZ 是矫正后的深度值它应该始终小于或等于 vZ以确保光线距离起点从近到远进行插值和计算。 如果 viewReflectRayZ 大于 vZ, 这种情况可能导致光线跳过当前像素直接到达更远的像素产生穿透问题 通过确保 viewReflectRayZ vZ可以保证光线在行进过程中深度值是连续变化的从而提高插值的精度避免因不连续的深度值变化而产生的伪影
只处理钝角的情况 点积大于或等于零表示这两个单位向量的夹角小于或等于 90 度。
点到平面距离
float pointPlaneDistance(vec3 point,vec3 planePoint,vec3 planeNormal){// https://mathworld.wolfram.com/Point-PlaneDistance.html https://en.wikipedia.org/wiki/Plane_(geometry) http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/float a planeNormal.x;float b planeNormal.y;float c planeNormal.z;float x0 point.x;float y0 point.y;float z0 point.z;float x planePoint.x;float y planePoint.y;float z planePoint.z;float d -(a * x b * y c * z);float distance (a * x0 b * y0 c * z0 d)/sqrt(a * a b * b c * c);return distance;
}
