OpenGL着色器存储缓冲区/memoryBarrierBuffer

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL着色器存储缓冲区/memoryBarrierBuffer

【英文标题】：OpenGL Shader Storage Buffer / memoryBarrierBuffer

【发布时间】：2018-09-26 09:59:31

【问题描述】：

我目前创建了两个 SSBO 来处理一些灯光，因为 VS-FS in out 接口无法处理很多灯光（我使用前向着色）。 对于第一个，我只将值传递给着色器（基本上是只读的）[cpp]：

struct GLightProperties

    unsigned int numLights;
    LightProperties properties[];
;

...

glp = (GLightProperties*)malloc(sizeof(GLightProperties) + sizeof(LightProperties) * lastSize);

...

glGenBuffers(1, &ssbo);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, ssbo);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(GLightProperties) + sizeof(LightProperties) * lastSize, glp, GL_DYNAMIC_COPY);
glBindBufferBase(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 1, ssbo);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0);

着色器文件 [GLSL]：

layout(std430, binding = 1) buffer Lights

    uint numLights;
    LightProperties properties[];
lights;

所以这第一个 SSBO 可以正常工作。但是，在另一个目的是 VS-FS 接口中，存在一些问题：

glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, ssbo2);
glBufferData(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, sizeof(float) * 4 * 3 * lastSize, nullptr, GL_DYNAMIC_COPY);
glBindBuffer(GL_SHADER_STORAGE_BUFFER, 0);

GLSL：

struct TangentProperties

    vec4 TangentLightPos;
    vec4 TangentViewPos;
    vec4 TangentFragPos;
;

layout(std430, binding = 0) buffer TangentSpace

    TangentProperties tangentProperties[];
tspace;

所以你注意到我将nullptr 传递给glBufferData 因为vs 将写入缓冲区而fs 将读取其内容。 就像在 VS 阶段一样：

for(int i = 0; i < lights.numLights; i++)

    tspace.tangentProperties[index].TangentLightPos.xyz = TBN * lights.properties[index].lightPosition.xyz;
    tspace.tangentProperties[index].TangentViewPos.xyz  = TBN * camPos;
    tspace.tangentProperties[index].TangentFragPos.xyz  = TBN * vec3(worldPosition);
    memoryBarrierBuffer();

在此之后，FS 读取值，结果只是垃圾。我在记忆障碍方面做错了吗？

输出结果是这样的：

【问题讨论】：

我自己永远不要使用memoryBarrierBuffer()，但是根据文档，它说屏障确保在内存屏障之前执行的所有更改在后续阶段都可见，这意味着它不会对当前阶段（如果我理解正确的话）。既然你有它在一个循环中，我猜你希望它为下一次迭代同步线程？文档：khronos.org/registry/OpenGL-Refpages/gl4/html/…

【参考方案1】：

好的，让我们解决这个明显的错误：

for(int i = 0; i < lights.numLights; i++)

    tspace.tangentProperties[index].TangentLightPos.xyz = TBN * lights.properties[index].lightPosition.xyz;
    tspace.tangentProperties[index].TangentViewPos.xyz  = TBN * camPos;
    tspace.tangentProperties[index].TangentFragPos.xyz  = TBN * vec3(worldPosition);
    memoryBarrierBuffer();

index 在这个循环中永远不会改变，所以你只写一个灯，你只写 last 个灯的值。所有其他灯都将具有垃圾/未定义值。

所以你的意思可能是i 而不是index。

但这只是问题的开始。看，如果你做出改变，你会得到这个：

for(int i = 0; i < lights.numLights; i++)

    tspace.tangentProperties[i].TangentLightPos.xyz = TBN * lights.properties[i].lightPosition.xyz;
    tspace.tangentProperties[i].TangentViewPos.xyz  = TBN * camPos;
    tspace.tangentProperties[i].TangentFragPos.xyz  = TBN * vec3(worldPosition);

memoryBarrierBuffer();

注意屏障在循环之外。

这就产生了一个新问题。此代码将使每个顶点着色器调用写入相同的内存缓冲区。毕竟，SSBO 不是 VS 输出 变量。输出变量存储为顶点的一部分。然后，光栅化器在对图元进行光栅化时在图元中插入此顶点数据，从而为 FS 提供the input values。所以一个 VS 不能踩到另一个 VS 的输出变量。

SSBO 不会发生这种情况。每个 VS 都作用于相同 SSBO 内存。因此，如果它们写入同一数组的相同索引，它们将写入相同的内存地址。这是一个竞争条件（因为兄弟调用之间不能同步），因此是未定义的行为。

因此，唯一可行的方法是，如果您的缓冲区对整个场景中的每个顶点都有numLights 条目，则可能会起作用。

这是一个根本不合理的空间量。即使您可以将其降低到特定绘图调用中的顶点数（这是可行的，但我不会说如何），您仍然会落后于性能。每次 FS 调用都必须读取 144 字节的数据每个光源（3 个表条目，三角形的每个顶点一个），线性插值这些值，然后进行光照计算。 p>

将 TBN 矩阵作为 VS 输出传递并在 FS 中进行矩阵乘法会更快。是的，这是很多矩阵乘法，但 GPU 在矩阵乘法上非常快，而在读取内存时真的很慢。

另外，重新考虑您是否需要切线空间片段位置。一般来说，你永远不会这样做。