关于OpenGL中深度截取(GL_DEPTH_CLAMP)的讲解

时间:2021-09-22 03:17:01

首先了解下视椎体,关于透视投影视椎体,如下图所示

关于OpenGL中深度截取(GL_DEPTH_CLAMP)的讲解

在视觉坐标系下,片段fragment的深度放缩到0-1之间的一个有限范围内。片段的深度值为0的话则表明它与近裁截面

重合相交(如果是真实世界的话就是刺入你的眼睛),1代表物体的最远距离(但不是无限远)。为了消除远裁截面

在任意距离上绘制图形,我们需要在深度缓存depth buffer中储存任意大的深度值–当然这是计算机不可能实现的。

那么假设,我们希望在Z轴方向上可以看到*面和远平面之外的场景,该怎么办?特别是在进行阴影区域渲染

时,要尽可能多的沿着Z轴方向保留几何图形,下面深度截取就起到作用了。

OpenGL可以用深度数值截取到0-1范围选项来关闭近远截面所造成的截面。这意味着任何在*面之前,和远平面

后的几何体都会被最终投射到平面之上从而被看见。

下面通过一个演示程序,在不开启深度截取的情况下,几何图形在视椎体范围的变化过程,代码如下:

#include <GLTools.h>
#include <GLShaderManager.h>
#include <GLFrustum.h>
#include <GLBatch.h>
#include <GLMatrixStack.h>
#include <GLGeometryTransform.h>
#include <StopWatch.h>

#include <math.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "gltools.lib")
#ifdef __APPLE__
#include <glut/glut.h>
#else
#define FREEGLUT_STATIC
#include <GL/glut.h>
#endif


GLShaderManagershaderManager;// Shader Manager
GLMatrixStackmodelViewMatrix;// Modelview Matrix
GLMatrixStackprojectionMatrix;// Projection Matrix
GLFrustumviewFrustum;// View Frustum
GLGeometryTransformtransformPipeline;// Geometry Transform Pipeline

GLTriangleBatchtorusBatch;
GLBatchfloorBatch;


//////////////////////////////////////////////////////////////////
// This function does any needed initialization on the rendering
// context.
void SetupRC()
{
// Initialze Shader Manager
shaderManager.InitializeStockShaders();

glEnable(GL_DEPTH_TEST); //glEnable(GL_DEPTH_CLAMP) 开启深度截取功能,暂时先不开启
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);

glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);

// This makes a torus
gltMakeTorus(torusBatch, 0.4f, 0.15f, 30, 30);


floorBatch.Begin(GL_LINES, 324);
for (GLfloat x = -20.0; x <= 20.0f; x += 0.5) {
floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, 20.0f);
floorBatch.Vertex3f(x, -0.55f, -20.0f);

floorBatch.Vertex3f(20.0f, -0.55f, x);
floorBatch.Vertex3f(-20.0f, -0.55f, x);
}
floorBatch.End();
}


///////////////////////////////////////////////////
// Screen changes size or is initialized
void ChangeSize(int nWidth, int nHeight)
{
glViewport(0, 0, nWidth, nHeight);

// Create the projection matrix, and load it on the projection matrix stack
viewFrustum.SetPerspective(35.0f, float(nWidth) / float(nHeight), 1.0f, 100.0f);
projectionMatrix.LoadMatrix(viewFrustum.GetProjectionMatrix());

// Set the transformation pipeline to use the two matrix stacks
transformPipeline.SetMatrixStacks(modelViewMatrix, projectionMatrix);
}


// Called to draw scene
void RenderScene(void)
{
// Color values
static GLfloat vFloorColor[] = { 0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f };
static GLfloat vTorusColor[] = { 1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f };

// Time Based animation
static CStopWatchrotTimer;
float yRot = rotTimer.GetElapsedSeconds() * 60.0f;

// Clear the color and depth buffers
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);


// Save the current modelview matrix (the identity matrix)
modelViewMatrix.PushMatrix();

// Draw the ground
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT,
transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),
vFloorColor);
floorBatch.Draw();

// Draw the spinning Torus
modelViewMatrix.Translate(0.0f, 0.0f, -1.2f);
modelViewMatrix.Rotate(yRot, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
shaderManager.UseStockShader(GLT_SHADER_FLAT, transformPipeline.GetModelViewProjectionMatrix(),
vTorusColor);
torusBatch.Draw();

// Restore the previous modleview matrix (the idenity matrix)
modelViewMatrix.PopMatrix();

// Do the buffer Swap
glutSwapBuffers();

// Tell GLUT to do it again
glutPostRedisplay();
}


int main(int argc, char* argv[])
{
gltSetWorkingDirectory(argv[0]);

glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
glutInitWindowSize(800, 600);

glutCreateWindow("OpenGL SphereWorld");

glutReshapeFunc(ChangeSize);
glutDisplayFunc(RenderScene);

GLenum err = glewInit();
if (GLEW_OK != err) {
fprintf(stderr, "GLEW Error: %s\n", glewGetErrorString(err));
return 1;
}


SetupRC();
glutMainLoop();
return 0;
}

最终运行的结果如下:

关于OpenGL中深度截取(GL_DEPTH_CLAMP)的讲解

从上图可以看出,当几何图形运行到*面之外时,不在进行显示。下面在代码中的SetupRC()函数里面添加

glEnable(GL_DEPTH_CLAMP),开启深度截取功能。

程序运行结果如下:

关于OpenGL中深度截取(GL_DEPTH_CLAMP)的讲解

从这两个动画可以明显的区别出是否开启深度截取,对几何图形的影响。