OpenGL ES 2.0中的剪切平面

Question

我需要在OpenGL ES 2.0中的剪切平面下剪切几百个对象,并且会欣赏那些对这个OpenGL子集更有经验的人的想法.

在OpenGL ES 1.x中有glClipPlane.在桌面上,您在着色器中有glClipPlane或gl_ClipDistance.这两者都不适用于OpenGL ES 2.0.似乎这种功能完全消失了2.0.

似乎唯一的方法是:A)在片段着色器中运行平面方程,或者B)编写一个非常复杂的顶点着色器,如果它们位于平面后面,则将它们定位在平面上.

(a)与glClipPlane相比会很慢,因为在顶点着色器之后和片段着色器之前进行"常规"剪辑,每个片段仍然必须被部分处理和丢弃.

(B)很难在着色器之间进行兼容,因为我们不能丢弃顶点,我们必须将它们与平面对齐并调整那些"切割"的属性.如果不在纹理中发送所有顶点并对其进行采样,则无法在着色器中的顶点之间进行插值,这将非常昂贵.通常,无论如何都可能无法正确地插入数据.

我还想过将近平面与剪切平面对齐,这将是一种有效的解决方案.

在渲染整个场景并检查深度失败后绘制平面也不起作用(除非您看起来接近垂直于平面).

对单个对象起作用的是将平面绘制到深度缓冲区,然后使用glDepthFunc(GL_GREATER)渲染对象,但正如预期的那样,当其中一个对象位于另一个对象后面时,它不起作用.我试图建立在这个概念的基础上,但最终得到了与阴影卷非常相似的东西,同样昂贵.

那我错过了什么？你会如何在OpenGL ES 2.0中进行平面剪裁？

Answer 1

这是我在Vuforia SDK论坛上找到的两个解决方案.

1. 使用Harri Smatt的着色器:

   uniform mat4 uModelM;
   uniform mat4 uViewProjectionM;
   attribute vec3 aPosition;
   varying vec3 vPosition;
   void main() {
     vec4 pos = uModelM * vec4(aPosition, 1.0);
     gl_Position = uViewProjectionM * pos;
     vPosition = pos.xyz / pos.w;
   }
   

   precision mediump float;
   varying vec3 vPosition;
   void main() {
     if (vPosition.z < 0.0) {
       discard;
     } else {
       // Choose actual color for rendering..
     }
   }
   

2. 使用Alessandro Boccalatte的四倍深度缓冲:

   • 禁用颜色书写(即设置glColorMask(false, false, false, false);)
   • 渲染一个与标记形状匹配的四边形(即只是一个具有相同尺寸和标记位置/方向的四边形); 这只会被渲染到深度缓冲区中(因为我们在上一步中禁用了颜色缓冲区写入)
   • 启用颜色掩码(glColorMask(true, true, true, true);)
   • 渲染您的3D模型

Answer 2

由于扩展EXT_clip_cull_distance在 OpenGL ES 2.0 中不可用（因为该扩展需要 OpenGL ES 3.0），因此必须模拟剪切。它可以通过丢弃片段在片段着色器中进行模拟。请参阅片段着色器 - 特殊操作。

另请参阅OpenGL ES 着色语言 1.00 规范；6.4 跳跃；第 58 页：

丢弃关键字仅允许在片段着色器中使用。它可以在片段着色器中使用以放弃对当前片段的操作。该关键字导致片段被丢弃，并且不会发生任何缓冲区的更新。它通常用在条件语句中，例如：

if (intensity < 0.0)
    discard;

模拟的着色器程序gl_ClipDistance可能如下所示：

顶点着色器：

attribute vec3 inPos;
attribute vec3 inCol;

varying vec3  vertCol;
varying float clip_distance;

uniform mat4 u_projectionMat44;
uniform mat4 u_viewMat44;
uniform mat4 u_modelMat44;
uniform vec4 u_clipPlane;

void main()
{   
    vertCol        = inCol;
    vec4 modelPos  = u_modelMat44 * vec4( inPos, 1.0 );
    gl_Position    = u_projectionMat44 * u_viewMat44 * viewPos;
    clip_distance  = dot(modelPos, u_clipPlane);
}

片段着色器：

varying vec3  vertPos;
varying vec3  vertCol;
varying float clip_distance;

void main()
{
    if ( clip_distance < 0.0 )
        discard;
    gl_FragColor = vec4( vertCol.rgb, 1.0 );
} 

以下 WebGL 示例演示了这一点。请注意，WebGL 1.0上下文与 OpenGL ES 2.0 API 非常一致。

if (intensity < 0.0)
    discard;

attribute vec3 inPos;
attribute vec3 inCol;

varying vec3  vertCol;
varying float clip_distance;

uniform mat4 u_projectionMat44;
uniform mat4 u_viewMat44;
uniform mat4 u_modelMat44;
uniform vec4 u_clipPlane;

void main()
{   
    vertCol        = inCol;
    vec4 modelPos  = u_modelMat44 * vec4( inPos, 1.0 );
    gl_Position    = u_projectionMat44 * u_viewMat44 * viewPos;
    clip_distance  = dot(modelPos, u_clipPlane);
}

varying vec3  vertPos;
varying vec3  vertCol;
varying float clip_distance;

void main()
{
    if ( clip_distance < 0.0 )
        discard;
    gl_FragColor = vec4( vertCol.rgb, 1.0 );
} 

Answer 3

我不知道这是否适用于 OpenGL ES，但 OpenGL 具有由 glEnable(GL_CLIP_DISTANCE0) 启用的 gl_ClipDistance 变化输出。启用后，图元将被剪裁，使得在顶点和几何着色器之后 gl_ClipDistance[0] >= 0。

剪辑距离可以指定为与世界空间平面方程的点积：

http://github.prideout.net/clip-planes/