Tôi đang cố gắng tạo bóng mờ được trì hoãn trong OpenGL bằng cách sử dụng trình đổ bóng tính toán nhưng tôi đã gặp phải một trở ngại khi cố gắng tạo ra sự thất vọng cho mỗi ô. Tôi đang sử dụng bản demo Forward + của AMD (được viết bằng D3D) làm hướng dẫn nhưng đèn dường như bị loại bỏ khi không nên sử dụng.
CẬP NHẬT
Đọc dưới đây để cập nhật.
Đây là shader tính toán (hoàn chỉnh) của tôi:
#version 430 core
#define MAX_LIGHTS 1024
#define MAX_LIGHTS_PER_TILE 40
#define WORK_GROUP_SIZE 16
struct PointLight
{
vec3 position;
float radius;
vec3 color;
float intensity;
};
layout (binding = 0, rgba32f) uniform writeonly image2D outTexture;
layout (binding = 1, rgba32f) uniform readonly image2D normalDepth;
layout (binding = 2, rgba32f) uniform readonly image2D diffuse;
layout (binding = 3, rgba32f) uniform readonly image2D specular;
layout (binding = 4, rgba32f) uniform readonly image2D glowMatID;
layout (std430, binding = 5) buffer BufferObject
{
PointLight pointLights[];
};
uniform mat4 view;
uniform mat4 proj;
uniform mat4 viewProj;
uniform mat4 invViewProj;
uniform mat4 invProj;
uniform vec2 framebufferDim;
layout (local_size_x = WORK_GROUP_SIZE, local_size_y = WORK_GROUP_SIZE) in;
shared uint minDepth = 0xFFFFFFFF;
shared uint maxDepth = 0;
shared uint pointLightIndex[MAX_LIGHTS];
shared uint pointLightCount = 0;
vec3 ReconstructWP(float z, vec2 uv_f)
{
vec4 sPos = vec4(uv_f * 2.0 - 1.0, z, 1.0);
sPos = invViewProj * sPos;
return (sPos.xyz / sPos.w);
}
vec4 ConvertProjToView( vec4 p )
{
p = invProj * p;
p /= p.w;
return p;
}
// calculate the number of tiles in the horizontal direction
uint GetNumTilesX()
{
return uint(( ( 1280 + WORK_GROUP_SIZE - 1 ) / float(WORK_GROUP_SIZE) ));
}
// calculate the number of tiles in the vertical direction
uint GetNumTilesY()
{
return uint(( ( 720 + WORK_GROUP_SIZE - 1 ) / float(WORK_GROUP_SIZE) ));
}
vec4 CreatePlaneEquation( vec4 b, vec4 c )
{
vec4 n;
// normalize(cross( b.xyz-a.xyz, c.xyz-a.xyz )), except we know "a" is the origin
n.xyz = normalize(cross( b.xyz, c.xyz ));
// -(n dot a), except we know "a" is the origin
n.w = 0;
return n;
}
float GetSignedDistanceFromPlane( vec4 p, vec4 eqn )
{
// dot( eqn.xyz, p.xyz ) + eqn.w, , except we know eqn.w is zero
// (see CreatePlaneEquation above)
return dot( eqn.xyz, p.xyz );
}
vec4 CalculateLighting( PointLight p, vec3 wPos, vec3 wNormal, vec4 wSpec, vec4 wGlow)
{
vec3 direction = p.position - wPos;
if(length(direction) > p.radius)
return vec4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
float attenuation = 1.0f - length(direction) / (p.radius);
direction = normalize(direction);
float diffuseFactor = max(0.0f, dot(direction, wNormal)) * attenuation;
return vec4(p.color.xyz, 0.0f) * diffuseFactor * p.intensity;
}
void main()
{
ivec2 pixelPos = ivec2(gl_GlobalInvocationID.xy);
vec2 tilePos = vec2(gl_WorkGroupID.xy * gl_WorkGroupSize.xy) / vec2(1280, 720);
vec4 normalColor = imageLoad(normalDepth, pixelPos);
float d = normalColor.w;
uint depth = uint(d * 0xFFFFFFFF);
atomicMin(minDepth, depth);
atomicMax(maxDepth, depth);
barrier();
float minDepthZ = float(minDepth / float(0xFFFFFFFF));
float maxDepthZ = float(maxDepth / float(0xFFFFFFFF));
vec4 frustumEqn[4];
uint pxm = WORK_GROUP_SIZE * gl_WorkGroupID.x;
uint pym = WORK_GROUP_SIZE * gl_WorkGroupID.y;
uint pxp = WORK_GROUP_SIZE * (gl_WorkGroupID.x + 1);
uint pyp = WORK_GROUP_SIZE * (gl_WorkGroupID.y + 1);
uint uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes = WORK_GROUP_SIZE * GetNumTilesX();
uint uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes = WORK_GROUP_SIZE * GetNumTilesY();
vec4 frustum[4];
frustum[0] = ConvertProjToView( vec4( pxm / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pym) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f, 1.0f) );
frustum[1] = ConvertProjToView( vec4( pxp / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pym) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f, 1.0f) );
frustum[2] = ConvertProjToView( vec4( pxp / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pyp) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f ,1.0f) );
frustum[3] = ConvertProjToView( vec4( pxm / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pyp) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f, 1.0f) );
for (int i = 0; i < 4; i++)
frustumEqn[i] = CreatePlaneEquation(frustum[i], frustum[(i+1) & 3]);
barrier();
int threadsPerTile = WORK_GROUP_SIZE * WORK_GROUP_SIZE;
for (uint i = 0; i < MAX_LIGHTS; i+= threadsPerTile)
{
uint il = gl_LocalInvocationIndex + i;
if (il < MAX_LIGHTS)
{
PointLight p = pointLights[il];
vec4 viewPos = view * vec4(p.position, 1.0f);
float r = p.radius;
if (viewPos.z + minDepthZ < r && viewPos.z - maxDepthZ < r)
{
if( ( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[0] ) < r ) &&
( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[1] ) < r ) &&
( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[2] ) < r ) &&
( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[3] ) < r) )
{
uint id = atomicAdd(pointLightCount, 1);
pointLightIndex[id] = il;
}
}
}
}
barrier();
vec4 diffuseColor = imageLoad(diffuse, pixelPos);
vec4 specularColor = imageLoad(specular, pixelPos);
vec4 glowColor = imageLoad(glowMatID, pixelPos);
vec2 uv = vec2(pixelPos.x / 1280.0f, pixelPos.y / 720.0f);
vec3 wp = ReconstructWP(d, uv);
vec4 color = vec4(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
for (int i = 0; i < pointLightCount; i++)
{
color += CalculateLighting( pointLights[pointLightIndex[i]], wp, normalColor.xyz, specularColor, glowColor);
}
barrier();
if (gl_LocalInvocationID.x == 0 || gl_LocalInvocationID.y == 0 || gl_LocalInvocationID.x == 16 || gl_LocalInvocationID.y == 16)
imageStore(outTexture, pixelPos, vec4(.2f, .2f, .2f, 1.0f));
else
{
imageStore(outTexture, pixelPos, color);
//imageStore(outTexture, pixelPos, vec4(maxDepthZ));
//imageStore(outTexture, pixelPos, vec4(pointLightCount / 128.0f));
//imageStore(outTexture, pixelPos, vec4(vec2(tilePos.xy), 0.0f, 1.0f));
}
}Đây là phần tôi nghĩ là vấn đề, phần loại bỏ:
barrier();
float minDepthZ = float(minDepth / float(0xFFFFFFFF));
float maxDepthZ = float(maxDepth / float(0xFFFFFFFF));
vec4 frustumEqn[4];
uint pxm = WORK_GROUP_SIZE * gl_WorkGroupID.x;
uint pym = WORK_GROUP_SIZE * gl_WorkGroupID.y;
uint pxp = WORK_GROUP_SIZE * (gl_WorkGroupID.x + 1);
uint pyp = WORK_GROUP_SIZE * (gl_WorkGroupID.y + 1);
uint uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes = WORK_GROUP_SIZE * GetNumTilesX();
uint uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes = WORK_GROUP_SIZE * GetNumTilesY();
vec4 frustum[4];
frustum[0] = ConvertProjToView( vec4( pxm / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pym) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f, 1.0f) );
frustum[1] = ConvertProjToView( vec4( pxp / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pym) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f, 1.0f) );
frustum[2] = ConvertProjToView( vec4( pxp / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pyp) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f ,1.0f) );
frustum[3] = ConvertProjToView( vec4( pxm / float(uWindowWidthEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, (uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes - pyp) / float(uWindowHeightEvenlyDivisibleByTileRes) * 2.0f - 1.0f, 1.0f, 1.0f) );
for (int i = 0; i < 4; i++)
frustumEqn[i] = CreatePlaneEquation(frustum[i], frustum[(i+1) & 3]);
barrier();
int threadsPerTile = WORK_GROUP_SIZE * WORK_GROUP_SIZE;
for (uint i = 0; i < MAX_LIGHTS; i+= threadsPerTile)
{
uint il = gl_LocalInvocationIndex + i;
if (il < MAX_LIGHTS)
{
PointLight p = pointLights[il];
vec4 viewPos = view * vec4(p.position, 1.0f);
float r = p.radius;
if (viewPos.z + minDepthZ < r && viewPos.z - maxDepthZ < r)
{
if( ( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[0] ) < r ) &&
( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[1] ) < r ) &&
( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[2] ) < r ) &&
( GetSignedDistanceFromPlane( viewPos, frustumEqn[3] ) < r) )
{
uint id = atomicAdd(pointLightCount, 1);
pointLightIndex[id] = il;
}
}
}
}
barrier();Điều kỳ lạ là khi tôi hình dung số lượng ánh sáng trên mỗi ô, nó cho thấy tất cả các ô có một số loại ánh sáng (hình ảnh đầu tiên).
Hình ảnh thứ hai cho thấy đầu ra cuối cùng, một dòng đèn mỏng ở giữa màn hình và không có gì ở trên hoặc dưới. Loại bỏ việc loại bỏ (GetSignDistanceFromPlane ()) mang lại kết quả mong muốn, mặc dù với tốc độ khung hình của tôi giảm xuống như một tảng đá.
Tôi đoán là sự thất vọng được xây dựng sai nhưng tôi không chắc về toán học đằng sau nó và có thể sử dụng một số trợ giúp ngay bây giờ.
Chỉnh sửa: Đã thêm một hình ảnh khác cho thấy đầu ra dự kiến.
CẬP NHẬT 1
Chúng tôi đã thay đổi cách loại bỏ được thực hiện, mã bây giờ trông như thế này:
barrier();
float minDepthZ = float(minDepth / float(0xFFFFFFFF));
float maxDepthZ = float(maxDepth / float(0xFFFFFFFF));
//total tiles = tileScale * 2
vec2 tileScale = vec2(1280, 720) * (1.0f / float(2*WORK_GROUP_SIZE));
vec2 tileBias = tileScale - vec2(gl_WorkGroupID.xy);
vec4 c1 = vec4(-proj[0][0] * tileScale.x, 0.0f, tileBias.x, 0.0f);
vec4 c2 = vec4(0.0f, -proj[1][1] * tileScale.y, tileBias.y, 0.0f);
vec4 c4 = vec4(0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
// Derive frustum planes
vec4 frustumPlanes[6];
// Sides
//right
frustumPlanes[0] = c4 - c1;
//left
frustumPlanes[1] = c4 + c1;
//bottom
frustumPlanes[2] = c4 - c2;
//top
frustumPlanes[3] = c4 + c2;
// Near/far
frustumPlanes[4] = vec4(0.0f, 0.0f, 1.0f, -minDepthZ);
frustumPlanes[5] = vec4(0.0f, 0.0f, -1.0f, maxDepthZ);
for(int i = 0; i < 4; i++)
{
frustumPlanes[i] *= 1.0f / length(frustumPlanes[i].xyz);
}
//DO CULLING HERE
for (uint lightIndex = gl_LocalInvocationIndex; lightIndex < numActiveLights; lightIndex += WORK_GROUP_SIZE)
{
PointLight p = pointLights[lightIndex];
if (lightIndex < numActiveLights)
{
bool inFrustum = true;
for (uint i = 0; i < 4; i++)
{
float dd = dot(frustumPlanes[i], view * vec4(p.position, 1.0f));
inFrustum = inFrustum && (dd >= -p.radius_length);
}
if (inFrustum)
{
uint id = atomicAdd(pointLightCount, 1);
pointLightIndex[id] = lightIndex;
}
}
}
barrier();Điều này hoạt động tốt hơn, đèn của chúng tôi hiện đã được loại bỏ đúng cách (ngoại trừ độ sâu tối thiểu / tối đa vì nó chưa được triển khai đúng cách) so với gạch của chúng tôi. Cho đến nay, rất tốt, NHƯNG! Chúng tôi có một vấn đề với các cạnh của đèn, gạch không bao phủ toàn bộ bán kính ánh sáng và hiệu suất là tuyệt vời. 1024 đèn cho tốc độ 40 khung hình tốt nhất với hàng tấn lắp đặt.
Video này cho thấy những gì xảy ra ở các cạnh, gạch màu xám là những gì gạch bị ảnh hưởng bởi ánh sáng (đèn chiếu đơn) và các phần màu đỏ là hình học bóng mờ.
http://www.youtube.com/watch?v=PiwGcFb9rWk&feature=youtu.be
Thu nhỏ bán kính để nó lớn hơn khi loại bỏ "công việc" nhưng làm cho hiệu suất giảm thậm chí khó hơn.