OpenGL 在延迟渲染器中实现天空盒

Posted 2023-02-22

【中文标题】OpenGL 在延迟渲染器中实现天空盒

【英文标题】：OpenGL implementing skybox in a deferred renderer

【发布时间】：2015-12-19 22:46:16

【问题描述】：

我试图弄清楚如何在延迟渲染器中渲染天空盒，以便它可以包含在后期处理效果中，但是我的几何阶段在视图空间中，不幸的是，这个阶段的天空盒会受到它的位置的影响像任何物体一样相对于光（它的行为就像离光源很远的大盒子，并且显示得很暗）。 我没有尝试在后期处理中加入天空盒的设置如下：

1：（绑定 FBO）将几何体渲染到颜色、法线、位置 FBO 纹理附件（取消绑定 FBO）。

2：（绑定FBO）渲染场景并计算屏幕空间的光照。（取消绑定FBO）

3：（绑定FBO）应用后期处理效果（取消绑定FBO）

4：将几何 FBO 的深度缓冲区 blit 到默认帧缓冲区

5：渲染天空盒。

我尝试将第 5 步与第 3 步切换 像这样：

2：（绑定FBO）渲染场景并计算屏幕空间的光照。

5：渲染天空盒

（解除绑定FBO）

3：（绑定FBO）应用后期处理效果（取消绑定FBO）

4：将几何 FBO 的深度缓冲区 blit 到默认帧缓冲区

但显然天空盒没有关于场景的深度信息，而是在灯光舞台上渲染。如果我尝试在 2 和 5 之间进行任何深度 blitting，我相信我在进行无效的 GL 调用，因为我在调用时已经绑定到 FBO

 GL30.glBindFramebuffer(GL30.GL_READ_FRAMEBUFFER, DeferredFBO.fbo_handle);
 GL30.glBindFramebuffer(GL30.GL_DRAW_FRAMEBUFFER, 0); // Write to default
                                                            // framebuffer or a skybox framebuffer    


    GL30.glBlitFramebuffer(0, 0, DisplayManager.Width,
            DisplayManager.Height, 0, 0, DisplayManager.Width,
            DisplayManager.Height, GL11.GL_DEPTH_BUFFER_BIT,
            GL11.GL_NEAREST);

【问题讨论】：

嗯，“模型视图”空间不是坐标空间。这是一个从模型转换到（世界到）视图空间的矩阵。这里有趣的是，GL 倾向于跳过的中间部分是延迟着色的方便坐标空间，可能会对您有所帮助。

抱歉，已编辑。

【参考方案1】：

所以我想出了一个非常简单的hacky解决方案来解决这个问题，而无需合并任何纹理障碍或弄乱深度或颜色缓冲区。

我实际上是在延迟渲染过程的几何通道中渲染天空盒几何体，我渲染天空盒并在片段着色器中设置一个标志来为我的天空盒着色，记得修改视图矩阵以使用另一个统一标志移除平移在顶点着色器中。在片段着色器中，我将天空盒颜色设置为这样。这是一个基本的总结，没有粘贴所有的代码。

layout (binding = 4) uniform samplerCube cubeMap;
uniform float SkyRender;
void main()
if(SkyRender)
vec4 SkyColor = texture(cubeMap, skyTexCoords);
gAlbedoSpec.rgb = SkyColor.rgb;
gAlbedoSpec.a = -1;
else
gAlbedoSpec.rgb = texture(DiffuseTexture, TexCoords);
gAlbedoSpec.a =   texture(SpecularTexture, TexCoords).r;

我在颜色缓冲区中将天空盒的 alpha 分量设置为我的 Lighting pass 的标志。在这里，我将其设置为 -1。

在我的光照通道中，如果我的 gAlbedoSpec alpha 值为 -1，我只需选择使用 Diffuse Only 为我的框着色，而不是添加光照计算。

if(Diffuse.a > -1)
FragColor = SphereNormal * vec4(Dlighting, 1.0)+vec4(Slighting, 1.0);
else
FragColor = Diffuse ;

它相当简单，不需要太多代码即可完成工作。

【讨论】：

确保在评估这个“-1”标志时，你只做 一次 例如仅在定向光的 l-pass 中 - 而不是每个点/点/...光，因为您可能设置了“加法”混合模式，因此由于添加了多个光源，您的天空盒会过于明亮最终结果。

【参考方案2】：

然后给它它缺少的深度信息。

在步骤 1 中渲染场景时，您使用了深度缓冲区。因此，当您绘制天空盒时，您需要一个使用相同深度缓冲区的 FBO。但是这个 FBO 还需要使用您在第 2 步中渲染的彩色图像。

现在，这个 FBO 不能与您在第 2 步中使用的 FBO 相同。为什么？

因为那将是undefined behavior。据推测，第 2 步从您的深度缓冲区读取以重建位置（如果不是这种情况，那么您可以从第 2 步将深度缓冲区附加到 FBO。但话又说回来，您也在浪费 tons 的性能）。但是该深度缓冲区也附加到 FBO。这使它成为未定义的行为。即使你不写深度，它在 OpenGL 下仍然是未定义的。

因此您将需要另一个 FBO，其中包含第 1 步中的深度缓冲区和第 2 步中的颜色缓冲区。

除非您有权访问OpenGL 4.5/ARB_texture_barrier/NV_texture_barrier。使用该功能，如果您使用 write masks 关闭对深度缓冲区的写入，它将成为定义的行为。您需要做的就是在执行第 2 步之前发出glTextureBarrier。因此，如果您有另一个 FBO，则不需要。

在任何一种情况下，在渲染天空盒时保持启用深度测试，但turn off depth writing。这将允许剔除现实世界后面的片段，但天空盒片段的深度将无限远。