OpenGL - 帧缓冲区深度纹理与颜色深度纹理不同

Question

我正在 OpenGL 中进行阴影贴图 - 因此我创建了一个帧缓冲区对象，在其中从灯光的角度渲染场景的深度。

glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, color_buffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_RGBA, width, height);
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_RENDERBUFFER, color_buffer);

glBindRenderbuffer(GL_RENDERBUFFER, depth_buffer);
glRenderbufferStorage(GL_RENDERBUFFER, GL_DEPTH_COMPONENT24, width, height);
glFramebufferRenderbuffer(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_RENDERBUFFER, depth_buffer);  

glGenTextures(1, &color_texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, color_texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, width, height, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP);
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_COLOR_ATTACHMENT0, GL_TEXTURE_2D, color_texture, 0);

glGenTextures(1, &depth_texture);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, depth_texture);
glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT24, width, height, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_FLOAT, NULL);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP);
glFramebufferTexture2D(GL_FRAMEBUFFER, GL_DEPTH_ATTACHMENT, GL_TEXTURE_2D, depth_texture, 0);

然后，这将从光角度正常渲染场景，一切都如您所期望的那样。唯一的补充是我使用自定义着色器将场景的深度也渲染到“color_texture”。

varying vec4 screen_position;

void main()
{
  screen_position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
  gl_Position = screen_position;
}

--------------

varying vec4 screen_position;

void main()
{
  float depth = screen_position.z / screen_position.w;
  gl_FragColor = vec4(depth, depth, depth, 1.0);
}

我可以使用全屏四边形将这两个纹理“颜色_纹理”和“深度_纹理”写入屏幕。两者确实都是深度图并且看起来正确。现在来说说奇怪的事情。

当涉及到实际渲染对象上的阴影时，采样“color_texture”深度效果很好，但是当我切换到采样“depth_texture”时，深度会因某些比例和某些常数而有所不同。

当我在这个采样深度中添加一些软糖因子数字时，我可以让它发挥作用，但这真的很困难，而且感觉很糟糕。

我真的不知道出了什么问题，从技术上讲，采样时两个纹理应该是相同的。由于 RGB 的准确性，我无法继续使用“color_texture”。我确实需要切换，但我一生都无法弄清楚为什么深度纹理给出不同的值。

我之前已经多次编程过阴影贴图，这对我来说并不是一个新概念。

任何人都可以阐明这一点吗？

Answer 1

您的着色器存在一些问题。首先，screen_position 不是屏幕位置；这是剪辑空间顶点位置。屏幕空间与您的显示器相关，因此如果您移动窗口，屏幕空间就会发生变化。你永远无法获得任何东西的屏幕空间位置； OpenGL 只进入窗口空间（相对于窗口的位置）。

其次，这：

float depth = screen_position.z / screen_position.w;

不计算深度。它计算标准化设备坐标 (NDC) 空间 Z 位置，范围为 [-1, 1]。 Depth 是一个窗口空间值，它是在使用视口变换（由 glViewport 和 glDepthRange 指定）对 NDC 空间值进行变换之后出现的。此变换将深度置于 [0, 1] 范围内。

第三，最重要的是，这一切都是你手动完成的；让 GLSL 为您做：

void main()
{
  gl_Position = gl_ModelViewProjectionMatrix * gl_Vertex;
}

--------------

void main()
{
  gl_FragColor = vec4(gl_FragCoord.zzz, 1.0);
}

看到了吗？好多了。

现在：

当涉及到实际渲染对象上的阴影时，采样“color_texture”深度效果很好，但是当我切换到采样“depth_texture”时，深度会因某些比例和常数而有所不同。

当然是。那是因为您认为深度是 NDC Z 值。 OpenGL 将实际窗口空间 Z 值写入深度。所以你需要使用窗口空间。 OpenGL 足够好，可以为片段着色器提供一些统一，使这一切变得更容易。您可以使用这些制服将 NDC 空间 Z 值转换为窗口空间 Z 值。