OpenGL边界框深度计算

Question

OpenGL边界框深度计算

opengllinear-algebra

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我正在编写一个OpenGL应用程序，使用深度排序的透明/半透明算法。

我的第一种方法是计算所有对象的包围盒中心到相机的距离，但我发现一个包围盒可能比其他包围盒更靠近相机，但其中心点却更远。

这些包围盒的方向可以不同，因此它们的轴并未对齐。

如何正确地计算包围盒到相机的距离？

- Roberto Peribáñez Iglesias

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盒子是否与轴对齐？ - Nico Schertler

不一定，它的矩阵变换可以是不同的。 - Roberto Peribáñez Iglesias

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你需要定义什么是从边界框到相机的距离，通常是从中心到眼睛位置的距离，否则，一个框将有多个到相机的距离。也许你想要的不是从中心开始的距离。而是最靠近相机的点？或者你需要先将它们投影到“最重要的平面”上，然后再进行计算。 - concept3d

这两个对象都是透明的吗？ - concept3d

是的，这两个对象都是透明的。 - Roberto Peribáñez Iglesias

2个回答

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最好的近似方法是使用在相机空间中最远的OBB点Z分量（在依据手性确定的情况下，具有最高/最低Z分量的点）对对象进行排序，因此称为Z排序。也可以使用平方距离。

记住，在发出绘制命令时，您需要首先渲染其中一个对象（除非您将每个对象都拆分为单独的对象，否则无法部分绘制它们）。

在您的情况中，应首先绘制object1，并注意它沿相机轴具有最远的点。

算法简述：

将每个边界框点转换为相机空间。
找到每个框架沿相机Z轴的最远点。这将成为每个边界框的深度键。
使用找到的深度键对框进行排序。
从后向前绘制对象。

_{P.S. 我还没有想到可能失败的情况，所以我说是近似值。}

- concept3d

如果对象2向左延伸得更远，以至于它有最远的点，会怎样呢？ - Wyzard

@Wyzard 注意：相机空间中最高/最低的Z分量。 - concept3d

我认为Wyzard说得有道理。我们知道物体1应该在物体2之前绘制（这样我们才能看到物体1穿过物体2），因为从相机的角度来看，这两个物体“重叠”。如果我们只看每个物体最远的点来确定哪个应该先绘制，就像你建议的那样，在问题的示例中它可以正常工作，因为物体1的背面离相机最远。但是想象一下，如果物体2被扩展了一点（或者物体1被缩短了一点），使得物体2的背面现在离相机最远，那么obj2将会在obj1之前绘制。 - DisplayName

仅从点的外观上看似乎不可能。在https://www.opengl.org/wiki/Transparency_Sorting#How_to_Sort中有一个很好的简短描述。必须以某种方式查看两个对象的“跨度”... - DisplayName

@Bjarke 嗯，这只是一个近似值，正如我在答案中提到的那样，这通常是一个难题，根据我的经验，游戏通常会尽量避免边缘情况。 - concept3d

@concept3d 你说得对。这是一个很好的近似值（我点了个赞），但我认为重要的是要提到有些情况下它会失败（考虑“P.S.”和Wyzards的评论）。OP的中心点方法可能同样好，而且我认为他的问题是如何处理边缘情况。但是，如果你不能接受“简单”方法带来的伪影，那么它可能变成一个相当复杂的问题。看起来许多游戏引擎只使用简单的方法，并避免将对象放置在会出现伪影的位置... - DisplayName

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可以查看英文原文，
原文链接

- legends2k · Accepted Answer

对于每个定向边界框 (OBB)，计算从 camera 到 centre 的距离涉及到性能开销较大的 sqrt，因为它是欧几里得距离函数的本质；此外，你需要最接近相机的盒子，通过测量到中心的距离来解决这个问题并不太合理。

替代方法

Z 排序

如果你知道盒子在相机空间中的顶点，将它们按 Z 值排序可以给你最接近相机的盒子。包含该点的盒子将是最接近相机的盒子。然而，由于 OBB 通常按其中心、方向和大小存储，因此人们通常不会立刻拥有盒子在相机空间中的顶点；因此，通常需要将所有盒子的所有顶点从盒子空间转换到相机空间；这可能会很耗费资源，但如果在 GPU 上执行，可能还好。

交集测试

这是我能想到的替代方案，可能比排序更快但不够精确，就是在这些盒子上进行快速的光线-obb相交测试（使用ray.origin = camera和ray.direction = obb.centre - camera）。每个测试会返回一个t，表示该盒子上发生碰撞的向量上的距离；将ray乘以t并仅取其Z分量，基本上会给出该向量在Z轴上的投影（这将是光线击中盒子的点的Z坐标）；最小Z分量的那个将是沿Z方向从相机最近的盒子。此页面包含光线-obb测试的算法和实现；它使用了Kay-Kajiya在《Real-Time Rendering》中描述的平板方法。