为什么这个正交顶点着色器不能产生正确的答案？

Question

我的问题是，我有一个（工作的）正交顶点和片段着色器对，允许我通过传入的“translateX”和“translateY”制服指定精灵的中心X和Y。我乘以硬编码的projectionMatrix，效果很好。就正交操作而言，一切正常。我传入该着色器的几何体以 0, 0, 0 为中心点。

我现在想弄清楚平移后中心点（局部坐标空间中的 0, 0, 0）变成了什么。我需要在片段着色器中知道这些信息。我假设我可以在 0, 0, 0 处创建一个向量，然后应用相同的平移。但是，我没有得到正确的答案。

我的问题：我做错了什么，我该如何调试正在发生的事情？我知道计算的值一定是错误的，但我不知道它是什么。 （我的平台是 OS X 上的 Xcode 4.2，为 OpenGL ES 2.0 iOS 开发）

这是我的顶点着色器：

// Vertex Shader for pixel-accurate rendering
attribute vec4 a_position;
attribute vec2 a_texCoord;

varying vec2 v_texCoord;

uniform float translateX;
uniform float translateY;

// Set up orthographic projection 
// this is for 640 x 960
mat4 projectionMatrix = mat4( 2.0/960.0, 0.0, 0.0, -1.0,
                             0.0, 2.0/640.0, 0.0, -1.0,
                             0.0, 0.0, -1.0, 0.0,
                             0.0, 0.0, 0.0, 1.0);                        

void main()
{
    // Set position
    gl_Position = a_position;

    // Translate by the uniforms for offsetting
    gl_Position.x += translateX;
    gl_Position.y += translateY;

    // Translate
    gl_Position *= projectionMatrix;


    // Do all the same translations to a vector with origin at 0,0,0
    vec4 toPass = vec4(0, 0, 0, 1); // initialize.  doesn't matter if w is 1 or 0
    toPass.x += translateX;
    toPass.y += translateY;
    toPass *= projectionMatrix;

    // this SHOULD pass the computed value to my fragment shader.
    // unfortunately,  whatever value is sent, isn't right.
    //v_translatedOrigin = toPass;

    // instead, I use this as a workaround, since I do know the correct values for my
    // situation.  of course this is hardcoded and is terrible.
    v_translatedOrigin = vec4(500.0, 200.0, 0.0, 0.0);
}

编辑： 为了响应我的正交矩阵错误，以下是 wikipedia 必须介绍正交投影，并且我的-1看起来不错。因为在我的例子中，我的垫子的第四个元素应该是 -((right+left)/(right-left)) ，它是 960 左边的 0 的右边，所以 -1 * (960/960) 是 -1 。

编辑：我可能在这里发现了根本问题 - 你觉得怎么样？

Answer 1

为什么你的正交矩阵每列底部都有-1？这些应该是零。当然，这不会影响任何事情。

我更关心的是：

gl_Position *= projectionMatrix;

这意味着什么？矩阵乘法不是可交换的； M * a 与 a * M 不同。那么您希望 gl_Position 在哪一边相乘呢？

奇怪的是，GLSL 规范没有说明（我对此提交了错误报告）。因此，您应该选择保证有效的方法：

gl_Position = projectionMatrix * gl_Position;

此外，您应该使用正确的矢量化代码。您应该拥有一套 translate 制服，即 vec2。然后你就可以执行gl_Position.xy = a_position.xy + translate;。您必须用常量填充 Z 和 W (gl_Position.zw = vec2(0, 1);)。

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GLSL 中的矩阵是列主。前四个值是矩阵的第一列，而不是第一行。您正在与转置的正交矩阵相乘。

Answer 2

我必须同意尼可波拉斯的观点。为了让事情顺利进行而发生的两个错误令人沮丧，但这并不能减少他们的错误。事实上，事情出现在你期望的地方可能是因为你的矩阵的平移部分是 0, 0, 0。

你发布的方程是正确的，但符号是行主要，而 OpenGL 是列主要：

我在启动每个新项目时都会遇到这些问题。 这个网站是一个非常好的资源，帮助我把这些事情搞清楚。他们还有另一个关于投影矩阵的页面。

如果您不确定正交投影是否正确（现在不正确），请尝试将相同的值插入 glOrtho 和 从 GL_PROJECTION 读取值。