[OpenGL] 太阳镜头光晕效果

太阳镜头光晕效果展示。光晕的贴图是随便画的多边形，如果替换成比较好的贴图效果会更真实，本文主要介绍原理。（框架：OpenGL + Qt)

基本原理

在屏幕上用一张面片绘制太阳和光晕，使其始终朝向镜头，且大小不随深度变化而变化。

光晕分布在太阳位置和镜头(屏幕)中心的连线上，且仅在太阳出现在镜头中时，绘制光晕。

接下来介绍几个要点的实现。

太阳和光晕的绘制

如前文所提，太阳和光晕需要始终朝向镜头，且大小不随深度变化而变化。

为了实现前者，在物体从本地空间到世界空间的变换中，我们对物体做了一个矫正旋转，使其旋转到朝向镜头的位置。

也就是说，对于太阳和光晕，我们的模型变换矩阵如下构造：

    modelMatrix.setToIdentity();
    modelMatrix.translate(position);
    modelMatrix *= Camera::Inst()->GetRotation();
    modelMatrix.scale(scale,scale,1);

其中，Camera的GetRotation是取得相机旋转的逆矩阵，它的实现如下：

QMatrix4x4 Camera::GetRotation()
{
    QMatrix4x4 rotation;
    rotation.rotate(rotateX, QVector3D(1,0,0));
    rotation.rotate(rotateY, QVector3D(0,1,0));
    return rotation.inverted();
}

为了实现后者，我们需要保证物体到相机的距离是恒定的，为了实现这一点，最简单的方法是，我们可以直接在视图变换后，把z坐标写死，此处写在了顶点着色器中：

uniform mat4 ModelMatrix;
uniform mat4 ViewMatrix;
uniform mat4 ProjectMatrix;
in vec4 a_position;
in vec2 a_texcoord;
out vec2 v_texcoord;
void main(void)
{
    gl_Position = ModelMatrix * a_position;
    gl_Position = ViewMatrix * gl_Position;
    gl_Position.z = -30;
    gl_Position = ProjectMatrix * gl_Position;
    v_texcoord = a_texcoord;
}

判断物体是否出现在镜头中

我们知道，对于OpenGL而言，透视变换之后，会转换到一个裁剪空间(Clipping Space) ，空间内x,y,z取值范围都在[-1,1]之间，在此范围之外的将被裁剪。由此我们可以得到一个结论，如果不考虑深度上的遮挡，对于一个物体而言，如果透视变换后，x,y,z都落在[-1,1]之间，那么它处在镜头中。因此，我们只需判断太阳位置经过视图、透视变换后的坐标即可，又因为我们将其深度限制了，所以，可以无需考虑z的取值。

我们的判定代码如下：


bool Icon::IsOnScreen()
{
    QVector4D pos = RenderCommon::Inst()->GetProjectMatrix() 
           *(Camera::Inst()->GetViewMatrix() * (QVector4D(position,1)));
    float x = pos.x()/pos.w();
    float y = pos.y()/pos.w();
    return (x >= -1 && x <= 1 && y >= -1 && y <= 1 );
}

透明混合开启

为了表现多个光晕重叠在一起的效果，我们需要开启透明混合效果，开启方式如下，记得绘制结束后关闭效果。

    glEnable(GL_BLEND);
    glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

我们尽可能将透明物体放到较后绘制，此例中我们的透明物体情况没有复杂的遮挡关系，我们只需要从靠近太阳的光晕开始绘制，最后绘制靠近镜头的光晕，保证渲染结果。

还有一个特别需要注意的问题，我们需要在此期间关闭深度测试，不然会出现被透明物体遮挡的现象。关闭方式为：

glDepthMask(GL_FALSE);

如果没有关闭，由于此处太阳深度更靠近相机，我们会发现，太阳的位置附近的光晕被遮挡住了，有一个明显的折痕：