Opengl Vertex Interpolation

2020/09/10

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OpenGL中关于插值问题

OpenGL中关于插值问题

在GPU的光栅化阶段,会针对每个片段进行插值计算;需要注意的是,这个时候进行的插值不能是简单的screen space线性插值,而应该是透视空间矫正的view space线性插值;

OpenGL中默认的是透视插值,也就是在view space空间中的线性插值,可以给变量加no perspective in/out使其插值时不做透视矫正,也就不线性了。如果要自定义插值方式,只能自己把相关参数都传到片元shader里计算了。

注意:透视矫正插值仍是线性的,只不过是screen space下等距的线性插值,转换为view space下的非等距的线性插值,也是view space空间上的线性插值;

透视插值的公式推导

参考《3D游戏与计算机图形学中的数学方法》4.4节

简单概括就是:

对于深度插值:由相似三角形变换可以得到,Z的倒数在光栅化时,恰好是按照线性进行插值的;

对于顶点属性插值:也能推导出: $$ b_3 = \frac{\frac{b_1}{z_1}(1-t)+\frac{b_2}{z_2}t}{\frac{1}{z_1}(1-t)+\frac{1}{z_2}t} $$ 也就是说,顶点属性的插值为$b/z$的线性插值再除以$1/z$的线性插值;

为什么像素插值光照要优于顶点插值光照

是因为顶点插值光照是线性插值(当然指透视矫正后)的,但是对于向量只是进行线性插值是不够的,还应该有个归一化阶段;

像素插值光照可以在PS中进行向量的归一化(特别是法向量),如此就纠正了向量插值的错误问题,然后可进行正确的光照;

其次光照计算过程并不是一个线性的过程;对计算结果进行线性插值,当然就不可能得到正确的光照效果;