你能改变金属着色器中采样器的边界吗？

Posted 2023-03-23

【中文标题】你能改变金属着色器中采样器的边界吗？

【英文标题】：Can you change the bounds of a Sampler in a Metal Shader?

【发布时间】：2019-01-21 17:44:26

【问题描述】：

在金属着色器文件的片段函数中，有没有办法重新定义纹理的“边界”，以使样本认为它的归一化坐标是什么？

默认情况下，样本的值 0,0 是左上角的“像素”，而 1,1 是纹理的右下角“像素”。但是，我正在重新使用纹理进行绘图，并且在任何给定的渲染过程中，只有一部分纹理包含相关数据。

例如，在宽度：500 和高度：500 的纹理中，我可能只将数据复制到 0,0,250,250 区域。在我的片段函数中，我希望采样器将 1.0 的归一化坐标解释为 250 而不是 500。这可能吗？

我意识到我可以将采样器更改为使用像素寻址，但这会带来一些限制，如金属着色器规范中所述。

【问题讨论】：

你能创建另一个纹理与完整纹理共享相同的缓冲区，使用相同的bytesPerRow，但更小的width 和height？

好吧，我想我可以创建新的纹理，但这是我希望避免的。这些纹理是从CVMetalTextureCache 回收的，CVPixelBufferRef 由iosurface 支持，IOSurface 的宽度和高度可以是任何值。 IOSurface 用于从 XPC 服务传送数据，而 XPC 服务只会写入它需要的区域内的 IOSurface。所以我希望我可以轻松地将我的采样器夹在纹理的那个区域，而不是创建一个新的纹理。

CVMetalTextureCacheCreateTextureFromImage 是不是太贵了？您可以使用相同的CVPixelBufferRef 来创建多个纹理。

好点。我没有考虑从同一个 CVPixelBuffer 制作多个纹理，但是再次查看 API，我没有看到一种方法来指定新纹理相对于源像素缓冲区的原点。 （有一个 width 和 height 属性用于设置缓冲区的尺寸，但没有来源。）我想我只是假设使用 CVPixelBuffer 支持创建的任何纹理都应该具有相同的尺寸。

【参考方案1】：

不，但是如果您知道要从中采样的区域，则可以很容易地在着色器中进行一些数学运算来修正您的采样坐标。这通常与texture atlases 一起使用。

假设您有一个 500x500 的图像，并且您想要对右下角的 125x125 区域进行采样（只是为了让事情变得更有趣）。您可以将此采样区域作为float4 传入，将边界存储为xyzw 组件中的（左、上、宽、高）。在这种情况下，边界将是 (375, 375, 125, 125)。您传入的纹理坐标相对于该正方形已“标准化”。着色器只是将这些坐标缩放并偏置为纹理坐标，然后将它们归一化为整个纹理的尺寸：

fragment float4 fragment_main(FragmentParams in [[stage_in]],
                              texture2d<float, access::sample> tex2d [[texture(0)]],
                              sampler sampler2d [[sampler(0)]],
                              // ...
                              constant float4 &spriteBounds [[buffer(0)]])

    // original coordinates, normalized with respect to subimage
    float2 texCoords = in.texCoords;

    // texture dimensions
    float2 texSize = float2(tex2d.get_width(), tex2d.get_height());

    // adjusted texture coordinates, normalized with respect to full texture
    texCoords = (texCoords * spriteBounds.zw + spriteBounds.xy) / texSize;

    // sample color at modified coordinates
    float4 color = tex2d.sample(sampler2d, texCoords);
    // ...

【讨论】：

谢谢，这基本上是我在想知道是否有更好的方法之前强制执行的。有没有办法确定任何舍入将如何影响最终使用的像素？如果我有一个 450 像素宽的纹理，但我只使用前 250 个像素，我如何确定光栅化器选择的“最后一个”像素是第 250 个像素并且不会“向上取整”到第 251 个像素？ (250 / 450 = 0.555555) 同样适用于任何可能偏移到纹理中的具有浮动值的原点，该浮动值可以向下舍入到区域外的值或区域内的值 +1。

大纹理会出现问题，但在这种情况下，请一直进行数学运算：(1 * 250 + 200) / 450 = 1.0。 W^5.