Для определения эффекта «рыбий глаз» необходимо связать угол ( alpha ) с диагональю ( d ) области просмотра.
Диагональобласть просмотра - это диаметр окружности, которая включает в себя всю область просмотра.
Соотношение между радиусом окружности периметра ( r ) и угол ( alpha ) составляет:
r = tan(alpha / 2)
В следующем eye_angle соответствует alpha и half_dist to r:
float half_angle = eye_angle/2.0;
float half_dist = tan(half_angle);
При соотношении сторон окна просмотра (aspect) и нормированной позиции устройства фрагмента в окне просмотра ndcPos можно рассчитать положение P.В нормированном пространстве устройства x и y находятся в диапазоне [-1, 1]:
vec2 vp_scale = vec2(aspect, 1.0);
vec2 P = ndcPos * vp_scale;
Для каждой точки (P) на порту просмотра относительное расстояние (rel_dist)) к центру области просмотра относительно окружности периметра.И относительное положение (rel_P) точки (P) по отношению к соотношению сторон необходимо:
float vp_dia = length(vp_scale);
float rel_dist = length(P) / vp_dia;
vec2 rel_P = normalize(P) / normalize(vp_scale);
Эффект «рыбий глаз» вызван проекцией сферической поверхности насамолет.Для расчета от и до проекции необходимо найти соотношение между длиной дуги и расстоянием до центра плоскости:
Еслирадиус окружности равен 1, длина дуги равна углу дугового сегмента в радианах.Таким образом, отношение между расстоянием до точки P и углом beta равно:
|P|/r = tan(beta)
beta = atan(|P|/r)
Если проекция от сферической поверхности на плоскость равна:
float beta = rel_dist * half_angle;
vec3 pos_prj = rel_P * tan(beta) / half_dist;
А проекция из плоскости на сферическую поверхность:
float beta = atan(rel_dist * half_dist);
vec2 pos_prj = rel_P * beta / half_angle;
См. Следующий пример WebGL, в котором используется фрагментный шейдер, в котором реализован алгоритм.Угол альфа устанавливается равным равномерной переменной u_alpha.
Если u_alpha > 0.0, то вычисляется сферическая поверхность проекции формы на плоскость.
Если u_alpha < 0.0, то проекцияот плоскости к сферической поверхности рассчитывается.
(function loadscene() {
var canvas, gl, vp_size, texture, prog, bufObj = {};
function initScene() {
canvas = document.getElementById( "ogl-canvas");
gl = canvas.getContext( "experimental-webgl" );
if ( !gl )
return;
texture = new Texture( "https://raw.githubusercontent.com/Rabbid76/graphics-snippets/master/resource/texture/supermario.jpg" );
texture.bound = false;
progDraw = gl.createProgram();
for (let i = 0; i < 2; ++i) {
let source = document.getElementById(i==0 ? "draw-shader-vs" : "draw-shader-fs").text;
let shaderObj = gl.createShader(i==0 ? gl.VERTEX_SHADER : gl.FRAGMENT_SHADER);
gl.shaderSource(shaderObj, source);
gl.compileShader(shaderObj);
let status = gl.getShaderParameter(shaderObj, gl.COMPILE_STATUS);
if (!status) alert(gl.getShaderInfoLog(shaderObj));
gl.attachShader(progDraw, shaderObj);
gl.linkProgram(progDraw);
}
status = gl.getProgramParameter(progDraw, gl.LINK_STATUS);
if ( !status ) alert(gl.getProgramInfoLog(progDraw));
progDraw.inPos = gl.getAttribLocation(progDraw, "inPos");
progDraw.u_time = gl.getUniformLocation(progDraw, "u_time");
progDraw.u_resolution = gl.getUniformLocation(progDraw, "u_resolution");
progDraw.u_texture = gl.getUniformLocation(progDraw, "u_texture");
progDraw.u_angle = gl.getUniformLocation(progDraw, "u_angle");
gl.useProgram(progDraw);
var pos = [ -1, -1, 1, -1, 1, 1, -1, 1 ];
var inx = [ 0, 1, 2, 0, 2, 3 ];
bufObj.pos = gl.createBuffer();
gl.bindBuffer( gl.ARRAY_BUFFER, bufObj.pos );
gl.bufferData( gl.ARRAY_BUFFER, new Float32Array( pos ), gl.STATIC_DRAW );
bufObj.inx = gl.createBuffer();
bufObj.inx.len = inx.length;
gl.bindBuffer( gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, bufObj.inx );
gl.bufferData( gl.ELEMENT_ARRAY_BUFFER, new Uint16Array( inx ), gl.STATIC_DRAW );
gl.enableVertexAttribArray( progDraw.inPos );
gl.vertexAttribPointer( progDraw.inPos, 2, gl.FLOAT, false, 0, 0 );
gl.enable( gl.DEPTH_TEST );
gl.clearColor( 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 );
window.onresize = resize;
resize();
requestAnimationFrame(render);
}
function resize() {
vp_size = [window.innerWidth, window.innerHeight];
canvas.width = vp_size[0];
canvas.height = vp_size[1];
}
function render(deltaMS) {
scale = document.getElementById( "scale" ).value / 100 * 2.0 - 1.0;
gl.viewport( 0, 0, canvas.width, canvas.height );
gl.clear( gl.COLOR_BUFFER_BIT | gl.DEPTH_BUFFER_BIT );
texture.bound = texture.bound || texture.bind( 0 );
gl.uniform1i(progDraw.u_texture, 0);
gl.uniform1f(progDraw.u_time, deltaMS/2000.0);
gl.uniform2f(progDraw.u_resolution, canvas.width, canvas.height);
gl.uniform1f(progDraw.u_angle, scale * Math.PI * 0.9);
gl.drawElements( gl.TRIANGLES, bufObj.inx.len, gl.UNSIGNED_SHORT, 0 );
requestAnimationFrame(render);
}
class Texture {
constructor( name, dflt ) {
let texture = this;
this.dflt = dflt || [128,128,128,255]
let image = { "cx": this.dflt.w || 1, "cy": this.dflt.h || 1, "plane": this.dflt.p || this.dflt };
this.size = [image.cx, image.cy];
this.dummyObj = Texture.createTexture2D( image, true )
this.image = new Image(64,64);
this.image.setAttribute('crossorigin', 'anonymous');
this.image.onload = function () {
let cx = 1 << 31 - Math.clz32(texture.image.naturalWidth);
if ( cx < texture.image.naturalWidth ) cx *= 2;
let cy = 1 << 31 - Math.clz32(texture.image.naturalHeight);
if ( cy < texture.image.naturalHeight ) cy *= 2;
var canvas = document.createElement( 'canvas' );
canvas.width = cx;
canvas.height = cy;
var context = canvas.getContext( '2d' );
context.drawImage( texture.image, 0, 0, canvas.width, canvas.height );
texture.textureObj = Texture.createTexture2D( canvas, true );
texture.size = [cx, cy];
}
this.image.src = name;
}
static createTexture2D( image, flipY ) {
let t = gl.createTexture();
gl.activeTexture( gl.TEXTURE0 );
gl.bindTexture( gl.TEXTURE_2D, t );
gl.pixelStorei( gl.UNPACK_FLIP_Y_WEBGL, flipY != undefined && flipY == true );
if ( image.cx && image.cy && image.plane )
gl.texImage2D( gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, image.cx, image.cy, 0, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, new Uint8Array(image.plane) );
else
gl.texImage2D( gl.TEXTURE_2D, 0, gl.RGBA, gl.RGBA, gl.UNSIGNED_BYTE, image );
gl.texParameteri( gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MAG_FILTER, gl.LINEAR );
gl.texParameteri( gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_MIN_FILTER, gl.LINEAR );
gl.texParameteri( gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_S, gl.REPEAT );
gl.texParameteri( gl.TEXTURE_2D, gl.TEXTURE_WRAP_T, gl.REPEAT );
gl.bindTexture( gl.TEXTURE_2D, null );
return t;
}
bind( texUnit = 0 ) {
gl.activeTexture( gl.TEXTURE0 + texUnit );
if ( this.textureObj ) {
gl.bindTexture( gl.TEXTURE_2D, this.textureObj );
return true;
}
gl.bindTexture( gl.TEXTURE_2D, this.dummyObj );
return false;
}
};
initScene();
})();
html,body { margin: 0; overflow: hidden; }
#gui { position : absolute; top : 0; left : 0; }
<script id="draw-shader-fs" type="x-shader/x-fragment">
precision mediump float;
uniform float u_time;
uniform vec2 u_resolution;
uniform float u_angle;
uniform sampler2D u_texture;
void main()
{
vec2 uv = gl_FragCoord.xy / u_resolution;
vec2 ndcPos = uv * 2.0 - 1.0;
float aspect = u_resolution.x / u_resolution.y;
float eye_angle = abs(u_angle);
float half_angle = eye_angle/2.0;
float half_dist = tan(half_angle);
vec2 vp_scale = vec2(aspect, 1.0);
vec2 P = ndcPos * vp_scale;
float vp_dia = length(vp_scale);
float rel_dist = length(P) / vp_dia;
vec2 rel_P = normalize(P) / normalize(vp_scale);
vec2 pos_prj = ndcPos;
if (u_angle > 0.0)
{
float beta = rel_dist * half_angle;
pos_prj = rel_P * tan(beta) / half_dist;
}
else if (u_angle < 0.0)
{
float beta = atan(rel_dist * half_dist);
pos_prj = rel_P * beta / half_angle;
}
vec2 uv_prj = pos_prj * 0.5 + 0.5;
vec2 rangeCheck = step(vec2(0.0), uv_prj) * step(uv_prj, vec2(1.0));
if (rangeCheck.x * rangeCheck.y < 0.5)
discard;
vec4 texColor = texture2D(u_texture, uv_prj.st);
gl_FragColor = vec4( texColor.rgb, 1.0 );
}
</script>
<script id="draw-shader-vs" type="x-shader/x-vertex">
precision mediump float;
attribute vec2 inPos;
void main()
{
gl_Position = vec4( inPos.xy, 0.0, 1.0 );
}
</script>
<canvas id="ogl-canvas" style="border: none"></canvas>
<form id="gui" name="inputs">
<input type="range" id="scale" min="0" max="100" value="20"/>
</form>