从OpenGL移植到MetalKit -投影矩阵(?)问题

Question

问题

我正在努力从OpenGL (OGL)移植到iOS上的MetalKit (MTK)。我没有得到相同的显示在MetalKit版本的应用程序。我修改了投影矩阵，以说明两个框架之间在规范化设备坐标方面的差异，但不知道还需要更改什么才能获得相同的显示。有什么想法需要更改为从OpenGL到MetalKit的端口吗？

到目前为止投影矩阵的变化..。

我了解到，在OGL和MTK中，规范化设备坐标(NDC)是不同的：

• OGL：-1 < z < 1
• MTK：0 < z < 1

我修改了投影矩阵，以解决NDC差异，如指示的这里。不幸的是，这种对投影矩阵的修改不会导致与旧OGL代码相同的显示。

我很想知道还能做些什么。

背景

作为参考，以下是一些misc的背景信息：

• 视图矩阵非常简单(单位矩阵)，即摄像机在(0, 0, 0)上，面向(0, 0, -1)。
• 在遗留的OpenGL代码中，我使用GLKMatrix4MakeFrustum生成投影矩阵，使用left、right、top、bottom和near=1、far=1000的屏幕边界。

在调试过程中，我把场景简化到了底层，下面是2幅图像，第一幅来自遗留OGL代码，第二幅来自MTK，它们都只是显示带有调试纹理和黑色背景的“地面”平面。

任何关于在MetalKit中实现相同显示所需更改的其他想法都将不胜感激。

截图

OpenGL (遗产)

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MetalKit

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编辑1

我试图提取与计算和使用投影矩阵相关的代码：

float aspectRatio = 1.777; // iPhone 8 device
float top = 1;
float bottom = -1;
float left = -aspectRatio;
float right = aspectRatio;
float RmL = right - left;
float TmB = top - bottom;
float nearZ = 1;
float farZ = 1000;

GLKMatrix4 projMatrix = {   2 * nearZ / RmL,     0,                      0,                               0,
                            0,                   2 * nearZ / TmB,        0,                               0,
                            0,                   0,                      -farZ / (farZ - nearZ),          -1,
                            0,                   0,                      -farZ * nearZ / (farZ - nearZ),  0 };

GLKMatrix4 viewMatrix = ...; // Identity matrix: camera at origin, looking at (0, 0, -1), yUp=(0, 1, 0);
GLKMatrix4 modelMatrix = ...; // Different for various models, but even when this is the identity matrix in old/new code the visual output is different
GLKMatrix4 mvpMatrix = GLKMatrix4Multiply(projMatrix, GLKMatrix4Multiply(viewMatrix, modelMatrix));

...

GLKMatrix4 x = mvpMatrix; // rename for brevity below
float mvpMatrixArray[16] = {x.m00, x.m01, x.m02, x.m03, x.m10, x.m11, x.m12, x.m13, x.m20, x.m21, x.m22, x.m23, x.m30, x.m31, x.m32, x.m33};

// making MVP matrix available to vertex shader
[renderCommandEncoder setVertexBytes:&mvpMatrixArray
                              length:16 * sizeof(float)
                             atIndex:1]; // vertex data is at "0"

[renderCommandEncoder setVertexBuffer:vertexBuffer
                               offset:0
                              atIndex:0];

...

[renderCommandEncoder drawPrimitives:MTLPrimitiveTypeTriangleStrip
                         vertexStart:0
                         vertexCount:4];

Answer 1

可悲的是，这个问题最终是由于顶点着色器的错误，它推动所有的几何+1在Z轴，导致视觉差异。

对于任何未来的OpenGL-对金属搬运工:投影矩阵的变化，考虑到归一化的设备坐标的差异，是足够的。

Answer 2

如果没有看到代码，就很难说出问题所在。最常见的问题之一可能是视图配置错误：

// Set the region of the drawable to draw into.
[renderEncoder setViewport:(MTLViewport){0.0, 0.0, _viewportSize.x, _viewportSize.y, 0.0, 1.0 }];

视图端口的默认值为：

originX = 0.0
originY = 0.0
width = w
height = h
znear = 0.0
zfar = 1.0

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金属：= minZ，zfar = maxZ.

MinZ和MaxZ表示场景将呈现到的深度范围，而不是用于裁剪。大多数应用程序将这些成员设置为0.0和1.0，以使系统能够在深度缓冲区中呈现整个深度值。在某些情况下，您可以通过使用其他深度范围实现特殊效果。例如，要在游戏中呈现提示显示，可以将这两个值设置为0.0，以强制系统在前景场景中呈现对象，或者将它们都设置为1.0以呈现应该始终处于后台的对象。 应用程序通常将MinZ和MaxZ分别设置为0.0和1.0，以使系统呈现到整个深度范围。但是，您可以使用其他值来实现某些影响。例如，可以将这两个值设置为0.0以强制所有对象进入前台，或者将其设置为1.0以将所有对象呈现到后台。