在 GLSL (OpenGL) 中计算向量交集

Question

我想为场景添加雾。但我不想根据片段与相机的距离向片段颜色添加雾，而是想采用更现实的方法。我想计算距离，从眼睛到碎片的矢量“穿过”一层雾。

对于雾层，我的意思是雾有一个下限（z 坐标，在本例中为向上）和一个上限。我想计算从眼睛到片段的矢量并获取雾中的部分。该部分在图中被标记为红色。

计算其实很简单。但是，我必须用简单的方法进行一些测试（如果可以的话）。

calculate line from vector and camera position;
get line intersection with lower limit;
get line intersection with higher limit;

do some logic stuff to figure out how to handle the intersections;
calculate deltaZ, based on intersections;          
scale the vector (vector = deltaZ/vector.z)
fogFactor = length(vector);

这应该很容易。然而，麻烦的是我必须添加一些逻辑来弄清楚相机和片段相对于雾的位置。另外，我必须确保向量实际上与极限有交集。 （当向量 z 值为 0 时会产生麻烦） 问题是交替并不是着色器最好的朋友，至少互联网是这么告诉我的。 ;)

我的第一个问题：有没有更好的方法来解决这个问题？ （我实际上想保留我的雾模型，因为这是关于解决问题的。）

第二个问题：我认为计算应该从片段着色器而不是顶点着色器完成，因为这不是可以插值的。我这样说对吗？

这是该场景的第二张图。

Answer 1

我没有用下限和上限来定义雾，而是用中心高度和半径来定义它。所以下限等于中心减去半径，上限等于中心加上半径。

有了这个，我想出了这个计算：（抱歉变量名不好）

// Position_worldspace is the fragment position in world space
// delta 1 and 2 are differences in the  z-axis from the fragment / eye to
// the center height

float delta1 = clamp(position_worldspace.z - fog_centerZ, 
                     -fog_height, fog_height)
float delta2 = clamp(fog_centerZ - cameraPosition_worldspace.z, 
                     -fog_height, fog_height);

float fogFactor z = delta1 + delta2;

vec3 viewVector = position_worldspace - cameraPosition_worldspace;
float fogFactor = length(viewVector * (fogFactorZ / (viewVector ).z));

我想这不是最快的计算方法，但它确实有效。

但是！ 效果并不是很漂亮，因为雾的上限和下限非常锐利。我忘记了这一点，因为当眼睛不靠近这些边界时，它看起来还不错。但我认为这个问题有一个简单的解决方案。 :)