OpenGL判断一个点是否可见
关于OpenGL中判断一个点是否可见,可以分成两种情况讨论:点在2D空间中和3D空间中的时候。并且“在2D空间中”可以看作“在3D空间中”的特殊情况。
温馨提示:
1. 以下讨论以现代OpenGL为基础,如果您只会旧OpenGL,请先学习一些与本文相关的现代OpenGL知识。
2. 文中除vertex shader以外的代码可以认为是GLSL。
2D空间
如果是2D空间,就很好判断了。这里再分成几种情况。
1. 已知原始顶点坐标,没有矩阵变换
设有如下vertex shader:
#version 330 core
layout(location = 0) in vec4 position; // position.z为0.0,position.w为1.0
void main()
{
gl_Position = position;
}
将position记为v,由于NDC坐标系统只渲染x、y和z位于[-1,1]区间的点(这里z为0.0),因此判断方法如下:
bool visible(vec2 v)
{
return v.x >= -1.0 && v.x <= 1.0 && v.y >= -1.0 && v.y <= 1.0;
}
2. 已知顶点数据,有矩阵变换
设有如下vertex shader:
#version 330 core
layout(location = 0) in vec4 position; // position.z为0.0,position.w为1.0
uniform mat4 modelViewProjection;
void main()
{
gl_Position = modelViewProjection * position;
}
将position记为v,将modelViewProjection记为M,记v' = M * v,如果v'位于NDC坐标范围内就可见。但v'.w可能不为1,因此如果v'.x/v'.w和v'.y/v'.w位于[-1,1]就是可见的。判断方法如下:
bool visible(vec2 v, mat4 m)
{
vec4 result = m * vec4(v, 0.0, 1.0);
result.x /= result.w;
result.y /= result.w;
return result.x >= -1.0 && result.x <= 1.0 && result.y >= -1.0 && result.y <= 1.0;
}
或者合并一下:
bool visible(vec2 v, mat4 m)
{
vec4 result = m * vec4(v, 0.0, 1.0);
return result.x / result.w >= -1.0 && result.x / result.w <= 1.0 &&
result.y / result.w >= -1.0 && result.y / result.w <= 1.0;
}
3. 已知某点的像素坐标
设(x,y)为点v的像素坐标(不用管原点在左下角还是左上角),窗口大小为wsize(x和y分量分别表示宽和高),则判断方法如下:
bool visible(vec2 v, vec2 wsize)
{
return v.x >= && v.x < wsize.x && v.y >= && v.y < wsize.y;
}
到这里都很简单,因为是2D的。
那么3D呢?
3D空间
3D空间中这个事就要复杂许多了(也不多),我也很久都没想出来。最后发现是因为我对OpenGL的顶点变换不够熟悉。
1. 已知NDC坐标
首先,假设有一点p(x,y,z),已经在NDC坐标了,根据NDC坐标的知识,对它的判断应该是这样的:
bool visible(vec3 v)
{
return v.x >= -1.0 && v.x <= 1.0 && v.y >= -1.0 && v.y <= 1.0 && v.z >= -1.0 && v.z <= 1.0;
}
2. 直接判断
设有如下vertex shader:
#version 330 core
layout(location = 0) in vec4 position; // position.w为1.0
uniform mat4 modelViewProjection;
void main()
{
gl_Position = modelViewProjection * position;
}
将position记为v,将modelViewProjection记为M,将M * v记为v',v'在clip space(NDC)中。由于v'.w可能不为1,因此需要将v'.x、v'.y和v'.z除以v'.w,再判断v'.x、v'.y和v'.z是否在[-1,1]范围内。判断方法:
bool visible(vec3 v, mat4 m)
{
vec4 result = m * vec4(v, 1.0);
result.x /= result.w;
result.y /= result.w;
result.z /= result.w;
return result.x >= -1.0 && result.x <= 1.0 && result.y >= -1.0 && result.y <= 1.0 && result.z >= -1.0 && result.z <= 1.0;
}
或者合并一下:
bool visible(vec3 v, mat4 m)
{
vec4 result = m * vec4(v, 1.0);
return result.x / result.w >= -1.0 && result.x / result.w <= 1.0 &&
result.y / result.w >= -1.0 && result.y / result.w <= 1.0 &&
result.z / result.w >= -1.0 && result.z / result.w <= 1.0;
}
(现在想了想,这也不难,但是当时死活想不出来,大概是对OpenGL顶点变换了解地太少了吧……)
3. 根据frustum进行判断
发现这种方式就要感谢Google和Stack Overflow了,Google上搜opengl determine if object visible,第一个就是Stack Overflow。里面有人提供了一个链接(来自lighthouse3d,Index标题下方有一堆链接,有兴趣的可以自己看)。顺便再提供一个附加链接:http://www.lighthouse3d.com/tutorials/maths/。文章篇幅都比较长,这里就简单地翻译一部分,有部分更改。
(1) 平面的确定方法
首先要了解一些关于平面的知识。确定一个平面有多种方式,但最常用的方式是使用如下方程(A、B、C、D是常数):
Ax + By + Cz + D = 0 (1)
如果一个平面满足(1)式,为方便,将其称为平面Ax + By + Cz + D = 0。假设已知有3个点p0、p1和p2在同一平面上,A、B、C和D可以用下面方式确定:
1. 记u = p1 - p0,v = p2 - p0
2. 记n = u × v
3. 将n归一化(normalize)
4. 记n = (nx, ny, nz),则A = nx,B = ny,C = nz
5. 由(1)式可得D = -Ax - By - Cz (2)(此时A、B、C已算出)。设p(x,y,z)为平面上的任意一点,将坐标代入(2)式,即可算出D。如果将p用p0代替,则D = -n . p0
(2) 点到平面的距离
设有平面Ax + By + Cz + D = 0和点p(px,py,pz),记
d = Apx + Bpy + Cpz + D
或
d= n . p + D
则|d|为p到平面的距离。注意虽然|d|才是p到平面的距离,但d也是有用的——d的符号可以告诉我们点p在平面的哪一边。如果d > 0,则p在法线n所在的一边;如果d < 0,则p在另一边。当然如果d = 0,则说明p在平面上。这里暂且把d称为有向距离(signed distance)。
(3)
(TO BE CONTINUED)
本文可转载,转载请注明出处:http://www.cnblogs.com/collectionne/p/6750285.html
OpenGL判断一个点是否可见的更多相关文章
- Android 判断一个 View 是否可见 getLocalVisibleRect(rect) 与 getGlobalVisibleRect(rect)
Android 判断一个 View 是否可见 getLocalVisibleRect(rect) 与 getGlobalVisibleRect(rect) [TOC] 这两个方法的区别 View.ge ...
- [Modern OpenGL系列(三)]用OpenGL绘制一个三角形
本文已同步发表在CSDN:http://blog.csdn.net/wenxin2011/article/details/51347008 在上一篇文章中已经介绍了OpenGL窗口的创建.本文接着说如 ...
- excel批处理_判断一个名称是不是药品
把药品名称导入到sheet1的A字段 # -*- coding: utf-8 -*-"""Created on Fri Dec 9 09:38:58 2016判断一个名 ...
- 判断一个字符串str不为空的方法
1.str == null; 2."".equals(str); 3.str.length 4.str.isEmpty(); 注意:length是属性,一般集合类对象拥有的属性,取 ...
- Android 如何判断一个应用在运行(转)
Android 如何判断一个应用在运行 在一个应用中,或一个Service .Receiver中判断一个应用是否正在运行,以便进行一些相关的处理. 这个时候我们需要得到一个ActivityManag ...
- ZOJ Problem Set - 1331 Perfect Cubes 判断一个double是否为整数
zju对时间要求比较高,这就要求我们不能简单地暴力求解(三个循环搞定),就要换个思路:因为在循环时,已知a,确定b,c,d,在外重两层循环中已经给定了b和c,我们就不用遍历d,我们可以利用d^3=a^ ...
- PHP如何判断一个数组是一维数组或者是二维数组?用什么函数?
如题:如何判断一个数组是一维数组或者是二维数组?用什么函数? 判断数量即可 <?php if (count($array) == count($array, 1)) { echo '是一维数组' ...
- delphi 判断一个数组的长度用 Length 还是 SizeOf ?
判断一个数组的长度用 Length 还是 SizeOf ?最近发现一些代码, 甚至有一些专家代码, 在遍历数组时所用的数组长度竟然是 SizeOf(arr); 这不合适! 如果是一维数组.且元素大小是 ...
- 用jQuery判断一个元素的各种状态
用jQuery判断一个元素是否显示 用jQuery判断一个元素是否显示:$(element).is(":visible"); 类似的,判断一个元素是不是第一个子元素:$(ele ...
随机推荐
- 【Java并发】详解 AbstractQueuedSynchronizer
前言 队列同步器 AbstractQueuedSynchronizer(以下简称 AQS),是用来构建锁或者其他同步组件的基础框架.它使用一个 int 成员变量来表示同步状态,通过 CAS 操作对同步 ...
- 从Chrome源码看JS Array的实现
.aligncenter { clear: both; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto } .crayon-line spa ...
- [HAOI2006]受欢迎的牛
洛谷传送门 直接tarjan求scc,然后统计出度为0的缩点,如果多余1个就输出0,只有一个就输出这个缩点里的点. --代码 #include <cstdio> #include < ...
- struts2 之 Action的优化配置
总结:struts2种action的配置文件会随着业务的增加而增加,导致配置文件膨胀.struts2中提供了三种方案来解决这个问题: 1. 动态方法调用来实现. 2. 通配符配置来解决. 3. 使用注 ...
- [转]DevExpress GridControl 关于使用CardView的一点小结
最近项目里需要显示商品的一系列图片,打算用CardView来显示,由于第一次使用,遇到许多问题,发现网上这方面的资源很少,所以把自己的一点点实际经验小结一下,供自己和大家以后参考. 1.选择CardV ...
- Ubuntu中文本地化后字体改变
ubuntu中文本地化后会安装2个字体 fonts-arphic-ukai fonts-arphic-uming 找到这两个字体删除之.. sudo apt- get remove fonts-arp ...
- 【转】JDBC学习笔记(5)——利用反射及JDBC元数据编写通用的查询方法
转自:http://www.cnblogs.com/ysw-go/ JDBC元数据 1)DatabaseMetaData /** * 了解即可:DatabaseMetaData是描述数据库的元数据对象 ...
- 以防忘记,建立stm32工程的过程
然后会弹出manage run -time environment的运行环境界面,必须选择的有CMSIS下的core和device下的startup,至于其它的根据你需要的外设, 在stdperiph ...
- 从网络通信角度谈web性能优化
衡量一个网站的性能有多个指标,DNS解析时间,TCP链接时间,HTTP重定向时间,等待服务器响应时间等等,从用户角度来看,就可以归结为该网站访问速度的快慢.也就是说性能等于网站的访问速度. 早些年Am ...
- 2017/4/25-SAX解析XML文件
SAX解析XML 1.分析 SAX是按照XML文件的顺序执行,可以说是边扫描,边解析.所以无须将整个文件加载至内存中. 2.优点 1)占用内存少. 2)解析效率高. 3.缺点 1)只能进行读取. 2) ...