Cesium中实现视差贴图假房间

视差贴图假房间

了解什么什么是视差贴图假房间 (Interior Mapping)之前，我们先看一下游戏中的窗户是怎么实现的。两个典型的例子是 《GTA 4》 和 《蜘蛛侠》。

《GTA 4》 的大部分窗户，实际上都是由一张平面的贴图来实现的，就像是在墙上贴了一张窗户的海报一样，并不能随着视线的变化产生透视的效果。

而反观 《蜘蛛侠》 中大部分窗户是能够随着视线变化而产生透视效果的，仿佛窗户背面真的有一个空间一样。但事实上和 《GTA 4》 类似，这同样是由一个平面来实现的。

《蜘蛛侠》 游戏中的窗户正是使用了视差贴图假房间 (Interior Mapping) 这项技术。相比于传统的建模渲染或者贴贴图，Interior Mapping 可以在保持高效率和高质量的同时，将室内的细节和灯光效果呈现得更为逼真。因此，它极大地拓展了虚拟建筑场景的可能性。

实现方式

实现 Interior Mapping 需要一个具有法线方向和切线方向信息的平面，并利用法线和切线计算出副切线（当前也可以创建平面的时候直接计算好）。

然后计算出相机看向平面的视线方向 cameraDir，将切线、副切线、法线分别与 cameraDir 点乘，可以求出在表面坐标系下的视线方向。

因为以上计算都是基于，表面法线与切线的基本空间单位，也就是建模时物体的尺寸。因此我们需要把获得这个单位矢量坐标去除1，来获得这个坐标下的标准空间尺寸。

将平面的uv范围从 0 到 1 映射到 -1 到 1 让 0 点在平面中心。并增加 Z 轴为 -1 使得平面位置后移。

由此即可计算视线与构建的 box 空间相交的最短距离 fmin 和 CubeMap 的采样点 boxSampleDir。

float min3 (vec3 v) {
  return min (min (v.x, v.y), v.z);
}

float fmin = min3(abs(FaceViewSpace) - FaceViewSpace * FaceSpacePos);

vec3 boxSampleDir = viewDir * fmin + FaceSpacePos;

最后根据 boxSampleDir 来采样 CubeMap 即可。

Cesium中实现的效果展示