如何用Shader得到物体的世界坐标

原创
2008/05/27 00:00
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最近群里面有个朋友问我关于如何得到OpenGL世界坐标的问题,当时我还弄错了,误以为gl_ModelViewMatrix*gl_Vertex就是世界坐标。因最近也突然遇到了世界坐标的问题,所以花了一些时间来研究这个问题,网上也有人问,但或许没有答案,或许是错的。 其实,OpenGL的转换管道直接将gl_Vertex,也就是物体坐标,用gl_ModelViewMatrix相乘,得到的是眼坐标。如果将gl_ModelViewMatirx拆分为gl_ModelMatrix和gl_ViewMatrix,那么问题就好解决了。但事实上没有提供。要清楚OpenGL其实没有世界坐标系,世界坐标系是应用程序的概念。其实可以将OpenGL的摄像机看作是固定的,其坐标系就是眼坐标系,移动摄像机和移动物体的位置是一个相反的转换,对于观察者来说根本不知道是摄像机在动,还是物体在动(想想大卫的大变自由女神像的魔术吧,呵呵) 说回来,最终的变换是这样的:

eyePos=viewMatrix * modelMatrix * modelVertex

在OpenGL里面viewMatrix和modelMatrix合并了,因为OpenGL里面并没有设置摄像机的参数,所以OpenGL并不知道viewMatrix到底是什么。viewMatrix是用户自己定义的,所以如果能够得到这个viewMatrix并能得到其逆矩阵,就可以得到worldPos:

worldPos=viewMatrixInv * viewMatrix * modelMatrix * modelVertex

传统的OpenGL程序里面,你得自己计算这个viewMatrixInv,还好OSG的Camera提供了一个getViewMatrixInverse()方法,通过这个方法我们就可以轻松的获得viewMatrixInv,然后传递给Vertex Shader(用一个Uniform就可以),然后进行这个计算就可以了。 记得每一帧都需要Update这个viewMatrixInv,只需要一个updateCallBack就可以了。 好了,看几个图,我用3DSMAX创建了两个盒子,为了便于观察,模型的顶点值限制在0-1之间,然后用osgExp导出,没有选中Flatten Static Transform这样就不会把模型定点转换成世界坐标系的顶点。 源代码中可以改变gl_FragColor=的值来修改为相应的坐标系的值显示。 世界坐标系的最终输出,可见颜色连续变换的。

眼坐标系的图,可见屏幕中间偏左的部分是黑的。因为其值是负的。平移拖动盒子可见相应像素着色不变。

物体坐标系的图,可见两个盒子的颜色一样,因为其值是相同的。 源代码也附后,可以运行着看看,虽然程序简单,但用到的时候再也不用苦苦思考了,呵呵。

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