我想将此归功于 gmatt,因为他做了很多工作。我们的答案唯一的区别是 x 的方程。
要进行从球体到立方体的逆映射,首先确定球体点投影到的立方体面。这一步很简单 - 只需找到具有最大长度的球体向量的分量,如下所示:
// map the given unit sphere position to a unit cube position
void cubizePoint(Vector3& position) {
double x,y,z;
x = position.x;
y = position.y;
z = position.z;
double fx, fy, fz;
fx = fabsf(x);
fy = fabsf(y);
fz = fabsf(z);
if (fy >= fx && fy >= fz) {
if (y > 0) {
// top face
position.y = 1.0;
}
else {
// bottom face
position.y = -1.0;
}
}
else if (fx >= fy && fx >= fz) {
if (x > 0) {
// right face
position.x = 1.0;
}
else {
// left face
position.x = -1.0;
}
}
else {
if (z > 0) {
// front face
position.z = 1.0;
}
else {
// back face
position.z = -1.0;
}
}
}
对于每个面 - 获取表示为 s 和 t 的剩余立方体向量分量,并使用这些方程求解它们,这些方程基于表示为 a 和 b 的剩余球体向量分量:
s = sqrt(-sqrt((2 a^2-2 b^2-3)^2-24 a^2)+2 a^2-2 b^2+3)/sqrt(2)
t = sqrt(-sqrt((2 a^2-2 b^2-3)^2-24 a^2)-2 a^2+2 b^2+3)/sqrt(2)
您应该看到两个方程中都使用了内部平方根,因此该部分只需执行一次。
这是最终的函数,其中包含方程并检查 0.0 和 -0.0 以及正确设置立方体分量符号的代码 - 它应该等于球体分量的符号。
void cubizePoint2(Vector3& position)
{
double x,y,z;
x = position.x;
y = position.y;
z = position.z;
double fx, fy, fz;
fx = fabsf(x);
fy = fabsf(y);
fz = fabsf(z);
const double inverseSqrt2 = 0.70710676908493042;
if (fy >= fx && fy >= fz) {
double a2 = x * x * 2.0;
double b2 = z * z * 2.0;
double inner = -a2 + b2 -3;
double innersqrt = -sqrtf((inner * inner) - 12.0 * a2);
if(x == 0.0 || x == -0.0) {
position.x = 0.0;
}
else {
position.x = sqrtf(innersqrt + a2 - b2 + 3.0) * inverseSqrt2;
}
if(z == 0.0 || z == -0.0) {
position.z = 0.0;
}
else {
position.z = sqrtf(innersqrt - a2 + b2 + 3.0) * inverseSqrt2;
}
if(position.x > 1.0) position.x = 1.0;
if(position.z > 1.0) position.z = 1.0;
if(x < 0) position.x = -position.x;
if(z < 0) position.z = -position.z;
if (y > 0) {
// top face
position.y = 1.0;
}
else {
// bottom face
position.y = -1.0;
}
}
else if (fx >= fy && fx >= fz) {
double a2 = y * y * 2.0;
double b2 = z * z * 2.0;
double inner = -a2 + b2 -3;
double innersqrt = -sqrtf((inner * inner) - 12.0 * a2);
if(y == 0.0 || y == -0.0) {
position.y = 0.0;
}
else {
position.y = sqrtf(innersqrt + a2 - b2 + 3.0) * inverseSqrt2;
}
if(z == 0.0 || z == -0.0) {
position.z = 0.0;
}
else {
position.z = sqrtf(innersqrt - a2 + b2 + 3.0) * inverseSqrt2;
}
if(position.y > 1.0) position.y = 1.0;
if(position.z > 1.0) position.z = 1.0;
if(y < 0) position.y = -position.y;
if(z < 0) position.z = -position.z;
if (x > 0) {
// right face
position.x = 1.0;
}
else {
// left face
position.x = -1.0;
}
}
else {
double a2 = x * x * 2.0;
double b2 = y * y * 2.0;
double inner = -a2 + b2 -3;
double innersqrt = -sqrtf((inner * inner) - 12.0 * a2);
if(x == 0.0 || x == -0.0) {
position.x = 0.0;
}
else {
position.x = sqrtf(innersqrt + a2 - b2 + 3.0) * inverseSqrt2;
}
if(y == 0.0 || y == -0.0) {
position.y = 0.0;
}
else {
position.y = sqrtf(innersqrt - a2 + b2 + 3.0) * inverseSqrt2;
}
if(position.x > 1.0) position.x = 1.0;
if(position.y > 1.0) position.y = 1.0;
if(x < 0) position.x = -position.x;
if(y < 0) position.y = -position.y;
if (z > 0) {
// front face
position.z = 1.0;
}
else {
// back face
position.z = -1.0;
}
}
因此,这个解决方案并不像立方体到球体的映射那么漂亮,但它完成了工作!
任何提高上述代码的效率或可读性的建议都将受到赞赏!
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我应该提到,我已经对此进行了测试,到目前为止,在我的测试中,代码显示正确,结果至少精确到小数点后第七位。这是我使用浮点数时的情况,现在使用双精度数可能更准确。
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这是 Daniel 优化的 glsl 片段着色器版本,以表明它不必是一个如此大的可怕函数。丹尼尔用它来过滤立方体贴图上的采样!好想法!
const float isqrt2 = 0.70710676908493042;
vec3 cubify(const in vec3 s)
{
float xx2 = s.x * s.x * 2.0;
float yy2 = s.y * s.y * 2.0;
vec2 v = vec2(xx2 – yy2, yy2 – xx2);
float ii = v.y – 3.0;
ii *= ii;
float isqrt = -sqrt(ii – 12.0 * xx2) + 3.0;
v = sqrt(v + isqrt);
v *= isqrt2;
return sign(s) * vec3(v, 1.0);
}
vec3 sphere2cube(const in vec3 sphere)
{
vec3 f = abs(sphere);
bool a = f.y >= f.x && f.y >= f.z;
bool b = f.x >= f.z;
return a ? cubify(sphere.xzy).xzy : b ? cubify(sphere.yzx).zxy : cubify(sphere);
}