OpenGL中纹素和屏幕像素之间的一对一映射

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL中纹素和屏幕像素之间的一对一映射

【英文标题】：One on one mapping between texels and screen pixels in OpenGL

【发布时间】：2017-06-03 08:42:27

【问题描述】：

我正在使用 OpenGL 执行以下操作。我的屏幕尺寸为 512*512。我有一个与屏幕大小相同的纹理。我想绘制一个覆盖整个屏幕的四边形，并在像素和纹素之间建立一对一的映射，这样我就可以在着色器中使用屏幕坐标进行texelFetch。

首先，如果我像下面这样设置四边形的角：

(-1, 1)+-----------+(1,1)
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(-1,-1)+-----------+(1,-1)

并将它们对应的纹理坐标设置为：

(0,511)+-----------+(511,511)
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(0,  0)+-----------+(511,0)

我刚刚使用以下片段着色器获得了一个白屏，它试图为其四个边界分配不同的颜色：

#version 330

in vec2 fUV;                              // sent from vertex shader

out vec4 color;

void main() 
    if (fUV.x == 0)                       // leftmost
        color = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    else if (fUV.y == 0)                  // bottom
        color = vec4(0.0, 1.0, 0.0, 1.0);
    else if (fUV.x == 511)                // rightmost
        color = vec4(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
    else if (fUV.y == 511)                // top
        color = vec4(1.0, 0.0, 1.0, 1.0);
    else                                  // otherwise
        color = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);

    // check if uv equals an integer
    if (fUV.y == 100)
        color = vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);

这意味着所有的相等测试都失败了。

其次，如果我向所有 -1 坐标添加半像素宽度偏移 d= 1.0 / 512：

(-1+d, 1 )+-----------+(1,1)
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(-1+d,-1+d)+-----------+(1,-1+d)

保持其他不变，我在屏幕上画了最左边的红线。

我得到的上述结果确实令人困惑。为什么只画了最左边的那一列，而最下面的那一行没有？

我想知道如何绘制四边形并设置它们的坐标，以便在像素和纹素之间建立一对一的映射。

【问题讨论】：

您不应该使用== 运算符进行浮点比较。使用abs(fUV.x - 511) < 0.001

【参考方案1】：

您将像素误解为点。默认情况下，OpenGL 将它们视为中心具有半整数坐标的正方形。这意味着如果您提交以下纹理坐标：

(0,511)+-----------+(511,511)
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(0,  0)+-----------+(511,0)

然后屏幕坐标(511, 0) 处的右下角片段将在(511.5, 0.5) 处采样，并将得到纹理坐标插值得到(510.501, 0.499023)。

有几种方法可以实现您的目标。

使用以下纹理坐标并截断：

(0,512)+-----------+(512,512)
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(0,  0)+-----------+(512,0)

现在对(511.5, 0.5) 处的坐标进行插值得到(511.5, 0.5)，截断为整数得到(511, 0)，这是texelFetch 的像素坐标。

使用gl_FragCoord.xy 代替纹理坐标。它包含与前一项中的插值纹理坐标相同的数字。

使用标准化的 [0,1] 纹理坐标和 texture 代替 texelFetch 进行查找：

(0,1)+-----------+(1,1)
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(0,0)+-----------+(1,0)

如果您的视口与纹理的大小完全相同，那么这将在像素和纹素之间建立精确的映射。

这种方法最灵活，我强烈推荐给其他人。