33、在GPU上构建虚拟世界及增强虚拟现实体验

在GPU上构建虚拟世界及增强虚拟现实体验

1. 光线追踪基础：射线原点与方向计算

1.1 射线原点

射线的原点很直接，它是相机在3D空间中的当前位置，从这个位置开始渲染场景。在Shadertoy.com上，为了速度和清晰度，射线原点通常在片段着色器中硬编码。

1.2 2D中射线方向的计算

在Shadertoy.com上运行的着色器中，计算射线原点和方向可能会有些复杂。片段着色器的输入参数包含当前像素的2D屏幕位置，可通过GLSL中的自动变量gl_FragCoord.xy获取。结合窗口分辨率，可计算出像素在窗口内的相对位置。再结合相机位置和相机到像素平面的固定距离，就能计算出每个像素的射线原点和方向。以下是计算视角方向的典型代码：

vec2 q = gl_FragCoord.xy / iResolution.xy; vec2 p = -1.0 + 2.0 * q; p.x *= iResolution.x / iResolution.y; const vec3 cameraOrigin = vec3(0, 1, 5); const vec3 lookAt = vec3(0, 0, 0); const vec3 cameraUp = vec3(0, 1, 0); vec3 dir = normalize(lookAt - cameraOrigin); vec3 xAxis = normalize(cross(cameraUp, dir)); vec3 yAxis = normalize(cross