Opengl 如何将gl_FragCoord转换为片段着色器中的世界空间点？

我的理解是，如果有视图投影矩阵、屏幕宽度和屏幕高度的倒数，可以将gl_FragCoord转换为片段着色器中的世界坐标点。首先，通过分别除以宽度和高度，将

gl_FragCoord.x

和

gl_FragCoord.y

从屏幕空间转换为标准化设备坐标，然后将其缩放和偏移到范围[-1，1]。接下来，通过逆视图投影矩阵进行变换，以获得仅当除以w分量时才能使用的世界空间点

下面是我的片段着色器代码，它不起作用。注

inverse_proj

实际上设置为逆视图投影矩阵：

#version 450

uniform mat4 inverse_proj;
uniform float screen_width;
uniform float screen_height;

out vec4 fragment;

void main()
{
    // Convert screen coordinates to normalized device coordinates (NDC)
    vec4 ndc = vec4(
        (gl_FragCoord.x / screen_width - 0.5) * 2,
        (gl_FragCoord.y / screen_height - 0.5) * 2,
        0,
        1);

    // Convert NDC throuch inverse clip coordinates to view coordinates
    vec4 clip = inverse_proj * ndc;
    vec3 view = (1 / ndc.w * clip).xyz;

    // ...
}

首先，将gl_FragCoord.x和gl_FragCoord.y从屏幕空间转换为标准化设备坐标

同时忽略了NDC空间是三维的这一事实（就像窗口空间一样）。您还忘记了从剪辑空间到NDC空间的转换涉及一个分割，您没有撤消该分割。好吧，你确实试着撤销它，但是在通过逆剪辑变换变换之后

取消使用

gl_FragCoord

的所有四个组件（尽管您可以只使用3个组件）。第一步是撤消视口变换，这需要访问给定给

gldeptrange

的参数

这就给出了NDC坐标。然后，您必须撤消透视分割

gl_FragCoord.w

的值为1/clipW。clipW是这个运算的除数。所以你除以

gl_FragCoord.w

回到剪辑空间

从那里，可以乘以投影矩阵的逆。但是，如果需要世界空间，则反转的投影矩阵必须是世界到投影，而不仅仅是纯投影（通常是摄影机到投影）

代码：

vec4 ndcPos;
ndcPos.xy = ((2.0 * gl_FragCoord.xy) - (2.0 * viewport.xy)) / (viewport.zw) - 1;
ndcPos.z = (2.0 * gl_FragCoord.z - gl_DepthRange.near - gl_DepthRange.far) /
    (gl_DepthRange.far - gl_DepthRange.near);
ndcPos.w = 1.0;

vec4 clipPos = ndcPos / gl_FragCoord.w;
vec4 eyePos = invPersMatrix * clipPos;

---

其中，

viewport

是一个统一体，包含由指定的四个参数，其顺序与给定给该函数的顺序相同。

我解决了代码中的问题。首先，正如Nicol所指出的，

glFragCoord.z

（深度）需要从屏幕坐标进行移动。另外，我在原始代码中编写了

1/ndc.w*clip

而不是

clip/clip.w

，这是一个错误

但是，正如BDL所指出的，将世界位置作为一个变量传递给片段着色器会更有效。但是，下面的代码是完全通过片段着色器实现所需结果的一种简单方法（例如，对于屏幕空间程序，没有每个片段的世界位置，您需要每个片段的视图向量）

---

通过一个不同于顶点着色器的变量传递世界位置会更容易（也更有效）。嗨，尼科尔，请你解释一下什么是

视口

变量以及它是如何定义的？@travnik:Done。

#version 450

uniform mat4 inverse_view_proj;
uniform float screen_width;
uniform float screen_height;

out vec4 fragment;

void main()
{
    // Convert screen coordinates to normalized device coordinates (NDC)
    vec4 ndc = vec4(
        (gl_FragCoord.x / screen_width - 0.5) * 2.0,
        (gl_FragCoord.y / screen_height - 0.5) * 2.0,
        (gl_FragCoord.z - 0.5) * 2.0,
        1.0);

    // Convert NDC throuch inverse clip coordinates to view coordinates
    vec4 clip = inverse_view_proj * ndc;
    vec3 vertex = (clip / clip.w).xyz;

    // ...
}