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我对 OpenGL ES 很陌生，我正在尝试为我当前的场景添加一些阴影。我决定在立方体贴图的帮助下做到这一点。我使用的是 OpenGL es 2.0，所以几何着色器或 gl_FragDepth 变量对我来说不可用。我用谷歌搜索了一些，所以我对这个话题有了一些了解，阅读这个（http://www.cg.tuwien.ac.at/courses/Realtime/repetitorium/2010/OmnidirShadows.pdf）证明非常有用。基本上我依赖这个链接的文档。

但是我的代码有问题，因为在渲染场景中，每个像素都处于阴影之下。我认为问题可以在我的着色器中找到，但我将所有相关代码粘贴在这里以清楚地查看所有内容。

设置帧缓冲区并创建立方体贴图：

GLuint FBO;
GLuint cubeTexture;

glGenFramebuffers(1, &FBO);
glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FBO);

// Depth texture
glGenTextures(1, &cubeTexture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, cubeTexture);

glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
//glTexParameteri(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, GL_TEXTURE_WRAP_R, GL_CLAMP_TO_EDGE); // no GL_TEXTURE_WRAP_R

// right, left, top, bottom, front, back
for (int face = 0; face < 6; ++face) {
    // create space for the textures, content need not to be specified (last parameter is 0)
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + face, 0, GL_DEPTH_COMPONENT16, 1024, 768, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, 0);
}

glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, 0);

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

在 Display 函数中，我尝试实现 6 个渲染通道来填充阴影贴图（立方体的 6 个边）。

渲染：

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
glClearDepthf(1.0f);

glm::vec3 camPos = ... // position of the camera, it is in world space
glm::vec4 lightPos = ... // position of the light source, it is in world space

// 1. render into texture

float zNear = 0.1f;
float zFar = 100.0f;
// or should I use ortho instead of perspective?
glm::mat4 projMatrix = glm::perspective(90.0f, (float)esContext->width / esContext->height, zNear, zFar);

// The 6 cameras have to be placed to the light source and they need the proper view matrices 

glm::mat4 cubeMapMatrices[6]; // contains six basic and defined rotation matrices for the six directions 
cubeMapMatrices[0] = glm::make_mat4(rotPositiveX);
cubeMapMatrices[1] = glm::make_mat4(rotNegativeX);
cubeMapMatrices[2] = glm::make_mat4(rotPositiveY);
cubeMapMatrices[3] = glm::make_mat4(rotNegativeY);
cubeMapMatrices[4] = glm::make_mat4(rotPositiveZ);
cubeMapMatrices[5] = glm::make_mat4(rotNegativeZ);

glm::vec4 translation = lightPos;

glBindTexture(GL_TEXTURE_CUBE_MAP, cubeTexture);

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, FBO);

for (int face = 0; face < 6; ++face) {

    glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // do I need this here?

    cubeMapMatrices[face][3] = translation; // the translation part is the same for all
    cubeMapMatrices[face] = projMatrix * cubeMapMatrices[face]; // now it's an mvp matrix

    glUniformMatrix4fv(cubeProjectionMatrixID, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(cubeMapMatrices[face]));

    // Attach depth cubemap texture to FBO's depth attachment point
    glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_CUBE_MAP_POSITIVE_X + face, cubeTexture, 0);

    int err = glCheckFramebufferStatus(GL_FRAMEBUFFER);
    if (err != GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE) {
        std::cout << "Framebuffer error, status: " << err << std::endl;
    }

    RenderScene(); // do the drawing 
}

glBindFramebuffer(GL_FRAMEBUFFER, 0);

// 2. render into screen

glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

RenderScene(); // do the drawing

// swap the buffers

所以这里有不同的着色器。我有一个顶点着色器和一个片段着色器用于深度计算，一个顶点着色器和一个片段着色器用于屏幕渲染。我的问题是我不确定如何写入立方体贴图，如果正在使用帧缓冲区，那么 gl_Position 会确定给定立方体面中的坐标吗？

用于深度计算的顶点着色器：

in vec3 vPosition;

uniform mat4 mModel;
uniform mat4 mCubeProjection;
uniform vec4 vLight;

out vec4 vFrag Position; // world space
out vec4 vLightPosition; // mvp transformed

void main()
{
    vec4 position = vec4(vPosition, 1.0);
    vFragPosition  = mModel* position;
    vLightPosition = vLight;
    gl_Position = mCubeProjection * vFragPosition;
}

用于深度计算的片段着色器：

in vec4 vFragPosition; // world space
in vec4 vLightPosition; // world space

out float depthValue;

void main()
{
    depthValue = distance(vFragPosition.xyz, vLightPosition.xyz); // need normalization?
}

用于渲染到屏幕的顶点着色器：

uniform mat4 mModel;
uniform mat4 mView;
uniform mat4 mProjection;
uniform vec4 vLight; // it is in world space

out vec3 lw; // light position in world space
out vec3 pw; // pixel position in world space

void main()
{
    vec4 position = vec4(vPosition, 1.0);
    lw = vLight.xyz;
    pw = (mModel* position).xyz;
    gl_Position  = mProjection* mView * mModel* position;
}

用于渲染到屏幕的片段着色器：

in vec3 lw;
in vec3 pw;

uniform samplerCube cubeMap;

out vec4 outputColor;

void main()
{
    vec3 lookup = pw - lw;
    float smValue = texture(cubeMap, lookup).r; // retrieves texels from a texture (d, d, d, 1.0)
    float distance = length(lookup); // dist from the fragment to the light

    float eps = 0.1;
    float shadowVal = 1.0;

    if (smValue + eps < distance) {
        shadowVal = 0.1; // in shadow
    }

    // here comes the lighting stuff
    // ...

    outputColor =  outputColor * shadowVal;
}

同样，问题在于每个像素都处于阴影之下。从代码中我排除了一些统一传递给着色器，但它们没问题。你能给我一个建议，我应该在代码中修复什么吗？我的着色器（尤其是第一遍）是否正确，我是否正确设置了立方体映射的转换？谢谢你。

PS：这是我在这里的第一个问题，我希望它足够清楚并满足正确发布问题的要求。

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1 回答 1

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从根本上说，您的问题非常简单：您正在为立方体贴图使用深度附件，并且深度缓冲区存储透视深度。

您的着色器希望在阴影贴图中看到的是从灯光到最近片段的非透视距离。实际上，您在片段着色器中为创建阴影贴图进行了计算，但您将其输出到颜色缓冲区（没有附加任何内容）而不是深度缓冲区。

这个问题至少有三种可能的解决方案（按性能排序，最差在前）：

  1. 写入gl_FragDepth而不是depthValue（实际上是颜色缓冲区目标）。

  2. 将您的立方体贴图附加到GL_COLOR_ATTACHMENT0并使用可渲染颜色的格式，而不是GL_DEPTH_COMPONENT.

  3. depthValue从你的着色器中移除并且只写透视深度。

选项 1绝对糟糕，即使我看到有人参考建议这样做的教程。如果你写信给gl_FragDepth你，你会在很多硬件上禁用硬件深度缓冲区优化，这会使生成阴影贴图的过程变得更糟。

选项 2更好，因为它受益于硬件 Z 缓冲区优化，但它仍然需要大量内存带宽，因为您有效地存储了两个不同的深度值（一个在颜色附件中，一个在深度附件中）。

选项 3虽然最复杂，但通常也是性能最好的。这是因为您可以通过仅存储硬件深度将计算阴影贴图所需的内存带宽减半。

如果您有兴趣了解有关选项 3 的更多信息，我建议您查看此相关问题。您实际上将计算用于比较的透视深度，而不是比较距离。在创建阴影贴图时应用阴影以减少内存带宽时，您需要在片段着色器中进行一些额外的计算。

现在，要以最少的工作量解决您眼前的问题，您应该选择选项 2。将选项 3留在桌面上以备将来优化；在你至少有一些工作之前，最好不要优化事情。

于 2013-12-19T02:17:39.527 回答