大气散射与天空几何

Question

我试图在图形(游戏)引擎中实现基于gems文章：链接的大气散射。文章中的一个示例实现使用了天穹。我的场景是不同的-我不会渲染一个大气层的整个地球也可以看到从空间，但一些有限的平面(矩形)区域对象，例如一个跑道。事实上，这是许多游戏中最常见的场景。现在我想知道在这种情况下如何渲染天空：

1.我应该使用什么样的几何学:天穹，天幕盒还是全屏四边形--然后我必须将几乎所有的计算都移到片段着色器上，但我不知道它在质量/性能方面是否有意义？

2.如何在场景中放置天空几何？我的想法是：在物体空间中有一个半径为1，中心为vec3(0，0，0)的半球(天穹)几何。这些顶点被发送到大气散射顶点着色器：

layout(location=0) in vec3 inPosition;

接下来，在顶点着色器中，我以这种方式转换顶点：

v3Pos = inPosition * 0.25f + 10.0f;

均匀fCameraHeight v3CameraPos = vec3(0.0f，10.0f，0.0f)，统一fInnerRadius = 10.0f，均匀fInnerRadius= 10.0f

然后我修正了一个内外半径的比例(10/10.25)，对吗？我还向顶点着色器发送了一个模型矩阵，它将半球的位置设置为移动相机vec3的位置(myCamera.x，myCamera.y，myCamera.z)：

vec4 position = ProjectionMatrix * ViewMatrix * ModelMatrix * vec4(inPosition, 1.0);
gl_Position = position.xyww; // always fails depth test.

半球与摄像机一起运动(半径= 1的摄像机周围只包含一些空间，但它也总是无法通过深度测试)。

不幸的是，我得到的天空颜色是不正确的：screen1

3.“天空曲线”如何？这里有一张图片，展示了我的意思：image1，我应该如何设置一个天空曲线？

Edit1 -调试:指定给半球“最高”顶点的v3Pos位置的顶点着色器I中的：

vec3 v3Pos = vec3(0.0f, 10.25f, 0.0f);

现在整个天空都有一个顶点的颜色：screen2

Answer 1

这是我的简化大气散射

• https://stackoverflow.com/a/19659648/2521214

在外部和内部气氛中工作

1. 用于真实感散射，需要通过大气深度计算曲线积分 所以你需要知道大气在哪个方向有多厚。你的地形是“平四+/-一些颠簸”，但你必须知道它在地球上的位置(x,y,z)和普通(nx,ny,nz)。对于大气，你可以使用球体或像我这样的椭球，除非你想实现整个散射(通过面积积分，而不是曲线)过程，那么你真正需要的只是从相机到大气层末端的光线长度。 因此，你也可以做一个预先计算的大气边缘距离的cube-map纹理，因为在你的平面区域内的运动并不重要。
2. 您还需要太阳位置 可以简化为每天绕地轴1圈旋转，也可以实现季节轨迹偏移。
3. 现在就在用天空渲染满屏之前 你可以在着色器里做所有的事情。一个四重奏就够了。 在片段：获取大气厚度，形成立方体地图或从像素方向与大气球/椭球交点，然后进行积分(完全或简化)。输出颜色到屏幕像素

Answer 2

只要(a)覆盖屏幕和(b)为v3Direction提供一个合理的值，使用什么样的几何图形并不重要。因为所有的情况都是一个典型的地球上的游戏，就像一个有赛道的游戏，天空将在所有其他物体的后面，所以精确的Z不是什么大事。