Как преодолеть различия между рендерингом кадрового и экранного кадров? - PullRequest
2 голосов
/ 08 июня 2019

Я пытаюсь использовать закадровый кадровый буфер для репликации сцены, которая прекрасно отображается в стандартном кадровом буфере.Кажется, в рендеринге есть различия, которые я не могу разобрать.

Для контекста я визуализирую Землю с помощью атмосферного шейдера.Я использую QT QOpenGLWidget, но в основном необработанные вызовы GL, потому что я не поклонник абстракций QT.Мне нужно визуализировать эту сцену за пределами экранного кадрового буфера, потому что я хотел бы реализовать некоторые эффекты постобработки в моей визуализации, для которых мне нужно иметь возможность сэмплировать сцену как текстуру.Я дошел до того, что я успешно создаю фрейм-буфер и отрисовываю его цветовую текстуру в виде квадрата на экране.

Насколько я понимаю, альфа-смешение ведет себя по-разному при рендеринге в закадровый фрейм-буфер по сравнению спо умолчанию.Я не смог найти в Интернете никаких ресурсов, которые бы указывали на способ получения идентичных результатов без серьезного рефакторинга.Методы, которые я видел, включают либо ручное рендеринг объектов в обратном порядке, либо вставку альфа-значений в цвета, которые отправляются в кадровый буфер.Я попробовал часто предлагаемую альтернативу, которая использует glBlendFuncSeparate для более точного управления вещами:

glEnable(GL_BLEND); 
glBlendFuncSeparate(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA, GL_ONE, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);

Но это не привело к какому-либо заметному улучшению моих результатов (и я не ожидаю этого, так какматематика здесь не решит проблемы смешивания, которые я вижу).

Итак, хватит болтовни о каком-то реальном коде.Моя кодовая база чудовищна, поэтому я, к сожалению, не могу поделиться всем этим, так как есть ряд проприетарных процедур рисования, но я могу начать с того, как сгенерировать мой кадровый буфер:

// Create the framebuffer object
glGenFramebuffers(1, &m_fbo);

// Bind the framebuffer to the current context
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, m_fbo);

// generate texture to attach as a color attachment to the current frame buffer
m_texColorUnit = 4;
// Set to width and height of window, and leave data uninitialized
glGenTextures(1, &m_texColorBuffer);
glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + m_texColorUnit);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_texColorBuffer);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 
    0, 
    GL_RGB8_OES,
    m_navigation->renderContext()->getWidth(),
    m_navigation->renderContext()->getHeight(),
    0, 
    GL_RGB8_OES,
    GL_UNSIGNED_BYTE,
    NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

// attach texture to currently bound framebuffer object
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, 
    GL_COLOR_ATTACHMENT0, 
    GL_TEXTURE_2D, 
    m_texColorBuffer,
    0);

glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); //unbind the texture
glActiveTexture(GL_TEXTURE0);    // Reset active texture to default

// Create renderBuffer object for depth and stencil checking
glGenRenderbuffers(1, &m_rbo);
glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, m_rbo); // bind rbo
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, 
    GL_DEPTH24_STENCIL8_OES, 
    m_navigation->renderContext()->getWidth(),
    m_navigation->renderContext()->getHeight()
); // allocate memory

// Attach rbo to the depth and stencil attachment of the fbo
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, 
    GL_DEPTH_STENCIL_OES, 
    GL_RENDERBUFFER,
    m_rbo);

И шейдерыдля атмосферы:

// vert
#ifndef GL_ES
precision mediump int;
precision highp float;
#endif

attribute vec3 posAttr;

uniform highp mat4 matrix;
uniform highp mat4 modelMatrix;

uniform vec3 v3CameraPos;       // The camera's current position
uniform vec3 v3LightPos;        // The direction vector to the light source
uniform vec3 v3InvWavelength;   // 1 / pow(wavelength, 4) for the red, green, and blue channels
uniform float fCameraHeight;    // The camera's current height
uniform float fCameraHeight2;   // fCameraHeight^2
uniform float fOuterRadius;     // The outer (atmosphere) radius
uniform float fOuterRadius2;    // fOuterRadius^2
uniform float fInnerRadius;     // The inner (planetary) radius
uniform float fInnerRadius2;    // fInnerRadius^2
uniform float fKrESun;          // Kr * ESun
uniform float fKmESun;          // Km * ESun
uniform float fKr4PI;           // Kr * 4 * PI
uniform float fKm4PI;           // Km * 4 * PI
uniform float fScale;           // 1 / (fOuterRadius - fInnerRadius)
uniform float fScaleDepth;      // The scale depth (i.e. the altitude at which the atmosphere's average density is found)
uniform float fScaleOverScaleDepth; // fScale / fScaleDepth

const int nSamples = 5;
const float fSamples = 5.0;

varying vec3 col;
varying vec3 colatten;
varying vec3 v3Direction;
varying vec3 vertexWorld;

float scale(float fCos)
{
    float x = 1.0 - fCos;
    return fScaleDepth * exp(-0.00287 + x*(0.459 + x*(3.83 + x*(-6.80 + x*5.25))));
}

void main(void)
{
    // Get the ray from the camera to the vertex and its length (which is the far point of the ray passing through the atmosphere)

    vec3 v3Pos = posAttr;
    vec3 vertexWorld = posAttr;
    vec3 v3Ray = v3Pos - v3CameraPos;

    float fFar = length(v3Ray);
    v3Ray /= fFar;

    // Calculate the closest intersection of the ray with the outer atmosphere (which is the near point of the ray passing through the atmosphere)
    float B = 2.0 * dot(v3CameraPos, v3Ray);
    float C = fCameraHeight2 - fOuterRadius2;
    float fDet = max(0.0, B*B - 4.0 * C);
    float fNear = 0.5 * (-B - sqrt(fDet));

    // Calculate the ray's starting position, then calculate its scattering offset
    vec3 v3Start = v3CameraPos + v3Ray*fNear;
    fFar -= fNear;
    float fStartAngle = dot(v3Ray, v3Start) / fOuterRadius;
    float fStartDepth = exp(-1.0 / fScaleDepth);
    float fStartOffset = fStartDepth*scale(fStartAngle);

    // Initialize the scattering loop variables
    float fSampleLength = fFar / fSamples;
    float fScaledLength = fSampleLength * fScale;
    vec3 v3SampleRay = v3Ray * fSampleLength;
    vec3 v3SamplePoint = v3Start + v3SampleRay * 0.5;

    // Now loop through the sample rays
    vec3 v3FrontColor = vec3(0.0, 0.0, 0.0);
    for(int i=0; i<nSamples; i++)
    {
        float fHeight = length(v3SamplePoint);
        float fDepth = exp(fScaleOverScaleDepth * (fInnerRadius - fHeight));
        float fLightAngle = dot(v3LightPos, v3SamplePoint) / fHeight;
        float fCameraAngle = dot(v3Ray, v3SamplePoint) / fHeight;
        float fScatter = (fStartOffset + fDepth*(scale(fLightAngle) - scale(fCameraAngle)));
        vec3 v3Attenuate = exp(-fScatter * (v3InvWavelength * fKr4PI + fKm4PI));
        v3FrontColor += v3Attenuate * (fDepth * fScaledLength);
        v3SamplePoint += v3SampleRay;
    }

    // Finally, scale the Mie and Rayleigh colors and set up the varying variables for the pixel shader
    colatten = v3FrontColor * fKmESun;
    col = v3FrontColor * (v3InvWavelength*fKrESun);
    v3Direction = v3CameraPos - v3Pos;
    gl_Position = matrix * modelMatrix * vec4(posAttr,1);
}

// frag
#ifdef GL_ES
precision highp float;
precision mediump int;
#endif

varying vec3 col;
varying vec3 colatten;
varying vec3 v3Direction;
varying vec3 vertexWorld;

uniform vec3 v3LightPos;
uniform float g;
uniform float g2;
uniform float fExposure;

void main (void)
{
    //float fCos = dot(normalize(lPos), normalize(v3Direction));
    float fCos = dot(v3LightPos, v3Direction) / length(v3Direction);
    float fRayleighPhase = 0.75 * (1.0 + fCos*fCos);
    float fMiePhase = 1.5 * ((1.0 - g2) / (2.0 + g2)) * (1.0 + fCos*fCos) / pow(1.0 + g2 - 2.0*g*fCos, 1.5);
    //vec3 result = clamp(col + fMiePhase * colatten, vec3(0,0,0), vec3(1,1,1));
    //gl_FragColor = vec4(result, result.b);
    gl_FragColor.rgb = 1.0 - exp(-fExposure * (fRayleighPhase * col + fMiePhase * colatten));
    //gl_FragColor.a = 1.0;

    gl_FragColor.a = gl_FragColor.b;
}

Как я уже сказал, мои результаты менее чем звездные.Left: Off-screen framebuffer rendering, Right: Direct-to-screen rendering of the scene Первое изображение - это то, что я получаю при рендеринге в закадровый кадровый буфер, а второе изображение - когда я рендерим прямо на экран.Любые идеи о том, как решить эти два?

1 Ответ

2 голосов
/ 08 июня 2019

Буфер рендеринга глубины не присоединен к кадровому буферу.2-й параметр glFramebufferRenderbuffer должен быть точкой присоединения.

GL_DEPTH_STENCIL_OES не является допустимым значением для точки присоединения.Таким образом,

glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, 
  GL_DEPTH_STENCIL_OES, 
  GL_RENDERBUFFER,
  m_rbo);

вызовет ошибку GL_INVALID_ENUM, которую можно получить с помощью glGetError.

Константа перечислителя, которая определяетбуфер глубины и трафарета равен GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT:

glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, 
   GL_DEPTH_STENCIL_ATTACHMENT, 
   GL_RENDERBUFFER,
   m_rbo);

Обратите внимание, что буфер глубины / трафарета не присоединен к буферу кадров, но буфер кадров все еще завершен, без буфера глубины и трафарета.

В качестве альтернативы вы можете использовать только вложенный буфер глубины.Создайте буфер рендеринга глубины (GL_DEPTH_COMPONENT) и добавьте тип вложения GL_DEPTH_ATTACHMENT.


Проблема вызвана тем, что текстура, которая прикреплена к цветовой плоскости кадрового буфера, не имеет альфа-канала.Формат GL_RGB8_OES обеспечивает 3 цветовых канала (RGB), но не альфа-канал.

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 
  0, 
  GL_RGB8_OES,
  m_navigation->renderContext()->getWidth(),
  m_navigation->renderContext()->getHeight(),
  0, 
  GL_RGB8_OES,
  GL_UNSIGNED_BYTE,
  NULL);

Вы должны использовать формат и внутренний формат GL_RGBA8_OES вместо GL_RGB8_OES, который также включен в OES_required_internalformat.См. Также __gles2_gl2ext_h_:

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 
    0, 
    GL_RGBA8_OES,
    m_navigation->renderContext()->getWidth(),
    m_navigation->renderContext()->getHeight(),
    0, 
    GL_RGBA8_OES,
    GL_UNSIGNED_BYTE,
    NULL);
...