OpenGL - gluPerspective/glFrustum - zNear & zFar 问题

Question

我正在编写一个太空探索应用程序。我决定以光年为单位，并准确地模拟了恒星之间的距离。经过修补和大量艰巨的工作(主要是学习绳索)，我让相机从穿越宇宙的星舰的角度正常工作。

最初我没有注意 gluPerspective () 的 zNear 参数，直到我研究行星物体。由于我的比例是以光年为单位，我很快意识到由于 zNear 为 1.0f，我将无法看到这些物体。经过实验，我得出了这些数字:

#define POV 45
#define zNear 0.0000001f
#define zFar 100000000.0f
gluPerspective (POV, WinWidth/WinHeight, zNear ,zFar);

这非常有效，因为我能够巡航我的太阳系(位置 0,0,0)并靠近看起来很好的光照和纹理映射的行星。然而，其他系统(不在位置 0,0,0 处)更难通过，因为物体以不寻常的方式远离相机。

然而，我注意到在宇宙中巡航时开始发生奇怪的视觉故障。我身后的物体会“环绕”并显示在前方，如果我沿 Y 方向摆动 180 度，它们也会出现在它们原来的位置。因此，当在空间中翘曲时，大多数恒星的视差是正确的，但有些会出现并沿相反的方向行进(至少可以说这是令人不安的)。

通过将 zNear 更改为 0.1f 可以立即纠正所有这些故障(但也不会解析太阳系物体)。所以我被困住了。我也尝试过使用 glFrustum，它产生完全相同的结果。

我使用以下内容来查看世界:

glTranslatef(pos_x, pos_y, pos_z);

使用相关的相机代码根据需要进行定位。即使禁用相机功能也不会改变任何东西。我什至尝试过 gluLookAt() 并且它再次产生相同的结果。

当使用极端 zNear/zFar 值时，gluPerspective() 是否有限制？我试图缩小范围，但无济于事。我什至通过放大所有内容并使用更大的 zNear 值将我的世界单位从光年更改为公里 - 没有。帮助!

Answer 1

问题是你想同时解决太多。你想在太阳系的尺度上观察事物，同时也有半银河系的尺度。那根本不可能。不是实时渲染器。

只有这么多的浮点精度可以解决。由于您的 zNear 非常接近，您基本上已经破坏了距离相机超过 0.0001 的任何事物的深度缓冲区。

您需要做的是根据距离绘制事物。近处物体(在太阳系的尺度内)使用一个透视矩阵绘制，使用一个深度范围(例如，0 到 0.8)。然后使用不同的透视矩阵和不同的深度范围(0.8 到 1)绘制更远的对象。这确实是您完成这项工作的唯一方法。

此外，您可能需要以 double 数学计算 CPU 上对象的矩阵，然后将它们转换回单精度以供 OpenGL 使用。