Point Sprites用于粒子系统
点精灵是构建粒子系统的最佳选择吗？
新版本的OpenGL和最新图形卡的驱动程序中是否存在点精灵？ 或者我应该使用vbo和glsl吗？
点精灵确实非常适合粒子系统。 但它们与VBO和GLSL没有任何关系，这意味着它们是完全正交的特征。 无论你是否使用点精灵，你总是必须使用VBO来上传几何体，无论是点，预制的精灵还是其他什么，你总是需要通过一组着色器来放置这个几何体（在现代的OpenGL中）当然）。
可以说现在的OpenGL非常支持点精灵，而不是像旧的固定function方法那样自动支持精灵。 不支持的是点衰减function，您可以根据它与相机的距离来缩放点的大小，您必须在顶点着色器中手动执行此操作。 同样，你必须在适当的片段着色器中手动对点进行纹理处理，使用特殊的输入变量gl_PointCoord （表示当前片段在整个点的[0,1] – 方形中的位置）。 例如，基本点精灵管道可以这样看：
... glPointSize(whatever); //specify size of points in pixels glDrawArrays(GL_POINTS, 0, count); //draw the points
顶点着色器：
uniform mat4 mvp; layout(location = 0) in vec4 position; void main() { gl_Position = mvp * position; }
片段着色器：
uniform sampler2D tex; layout(location = 0) out vec4 color; void main() { color = texture(tex, gl_PointCoord); }
就这样。 当然，这些着色器只是做了纹理精灵的最基本的绘制，但是进一步的function的起点。 例如，根据它与相机的距离来计算精灵的大小（可能是为了给它一个固定的世界空间大小），你必须glEnable(GL_PROGRAM_POINT_SIZE)并写入顶点着色器中的特殊输出变量gl_PointSize ：
uniform mat4 modelview; uniform mat4 projection; uniform vec2 screenSize; uniform float spriteSize; layout(location = 0) in vec4 position; void main() { vec4 eyePos = modelview * position; vec4 projVoxel = projection * vec4(spriteSize,spriteSize,eyePos.z,eyePos.w); vec2 projSize = screenSize * projVoxel.xy / projVoxel.w; gl_PointSize = 0.25 * (projSize.x+projSize.y); gl_Position = projection * eyePos; }
这将使所有点精灵具有相同的世界空间大小（因此以像素为单位的屏幕空间大小不同）。
但是在现代OpenGL中仍然完美支持的点精灵有它们的缺点。 其中一个最大的缺点是它们的剪切行为。 点被剪切在它们的中心坐标处（因为剪切在光栅化之前完成，因此在点被“放大”之前）。 因此，如果点的中心位于屏幕之外，则可能仍然可以进入观察区域的其余部分未显示，因此最坏的情况是，当该点离屏幕一半时，它将突然消失。 然而，如果点精灵太大，这只是值得注意的（或者是annyoing）。 如果它们是非常小的粒子，无论如何都不会覆盖多于几个像素，那么这将不会是一个大问题，我仍然会认为粒子系统是点精灵的规范用例，只是不要将它们用于大型广告牌。
但是，如果这是一个问题，那么现代OpenGL提供了许多其他方法来实现点精灵，除了在CPU上预先构建所有精灵作为单独四边形的天真方式。 您仍然可以将它们渲染为一个充满点的缓冲区（因此它们很可能来自基于GPU的粒子引擎）。 要实际生成四边形几何体，可以使用几何体着色器，它允许您从单个点生成四边形。 首先，您只在顶点着色器中进行模型视图转换：
uniform mat4 modelview; layout(location = 0) in vec4 position; void main() { gl_Position = modelview * position; }
然后几何着色器完成其余的工作。 它将点位置与通用[0,1] -quad的4个角组合在一起，并完成向剪辑空间的转换：
const vec2 corners[4] = { vec2(0.0, 1.0), vec2(0.0, 0.0), vec2(1.0, 1.0), vec2(1.0, 0.0) }; layout(points) in; layout(triangle_strip, max_vertices = 4) out; uniform mat4 projection; uniform float spriteSize; out vec2 texCoord; void main() { for(int i=0; i<4; ++i) { vec4 eyePos = gl_in[0].gl_Position; //start with point position eyePos.xy += spriteSize * (corners[i] - vec2(0.5)); //add corner position gl_Position = projection * eyePos; //complete transformation texCoord = corners[i]; //use corner as texCoord EmitVertex(); } }
在片段着色器中，您当然会使用自定义的texCoord而不是gl_PointCoord进行纹理处理，因为我们不再绘制实际点。
或者另一种可能性（也许更快，因为我记得几何着色器因慢速而闻名）将是使用实例化渲染。 这样你就可以得到一个额外的VBO，其中只包含一个通用2D四边形的顶点（即[0,1] -square）和刚刚包含点位置的旧VBO。 然后你做的是多次绘制这个单个四边形（实例化），同时从点VBO获取单个实例的位置：
glVertexAttribPointer(0, ...points...); glVertexAttribPointer(1, ...quad...); glVertexAttribDivisor(0, 1); //advance only once per instance ... glDrawArraysInstanced(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 4, count); //draw #count quads
然后在顶点着色器中，您可以使用实际的角点/四边形位置（也是该顶点的纹理坐标）组合每点位置：
uniform mat4 modelview; uniform mat4 projection; uniform float spriteSize; layout(location = 0) in vec4 position; layout(location = 1) in vec2 corner; out vec2 texCoord; void main() { vec4 eyePos = modelview * position; //transform to eye-space eyePos.xy += spriteSize * (corner - vec2(0.5)); //add corner position gl_Position = projection * eyePos; //complete transformation texCoord = corner; }
这与基于几何着色器的方法相同，具有一致的世界空间大小的适当剪切的点精灵。 如果你真的想模仿实际点精灵的屏幕空间像素大小，你需要花费更多的计算量。 但这仍然是一个练习，并且将成为从点精灵着色器进行世界到屏幕转换的反对者。