OpenGL 参考框架

Question

最近我一直在尝试渲染大场景，比如行星、太阳系和星系，并且遇到了浮点精度和 z-buffer 精度的著名问题。如here 所述，我使用对数深度缓冲区缓解了 z 缓冲区问题；但是，我还没有弄清楚如何解决大距离的浮动精度限制。

我发现的一种常用方法是对不同的距离使用不同的参考系，例如，对于太阳系来说 1 个单位 = 1 兆米，对于银河系尺度来说，1 个单位 = 1 光年，如 here 和 here 所述。在后一个链接中，有人特别建议

这个想法是，您可以以米为单位对地球进行建模，并将其连接到以千米为单位的太阳系。太阳系又依附于银河系，以光年为模型，银河系与以百万光年为单位的本地星团相连。

当你去渲染场景时，你会向下遍历层次结构，并且在每一层，32 位浮点数都有足够的精度。

我的问题是如何实际实施此方法。当我从不同的单位测量转换时，我是否会缩放每个对象？如何保持使用不同坐标系渲染的对象之间的相对大小和距离？

Answer 1

好的，这是一个有趣的问题，答案可能有点令人惊讶。关键的见解是意识到空间真的很大，而且大多是空的。这意味着空间中的不同物体不会相互接触，您所要做的只是在天空中看到它们的相对位置......然后作弊！

所以你要做的是，首先按距离对所有对象进行排序，然后在相同的单位数值范围内绘制所有内容，即整个恒星系统的绘制范围与行星表面的地形相同视点位于。

不作弊，如果你有某种小型的恒星系统模型，银河系，所有这些东西都叠加在一个艺术装置中，整个事情看起来就像这样。一切都会重叠，看起来很奇怪。

这就是“作弊”出现的地方。您将每个比例/距离的大小渲染到一个单独的图层中，然后将它们组合起来，就像 Photoshop 中的图层在所谓的“合成”过程中一样。这种方法的主要问题是正确地在参考框架之间进行转换，以使其不会弹出。

遵循相同方案的技术是3D Skyboxes，本质上是在特定方向渲染几层 3D Skybox 并合成它。